Khối lượng nguyên tử và phân tử. Trọng lượng nguyên tử và phân tử (trọng lượng nguyên tử và phân tử)

Các nhà hóa học trên khắp thế giới phản ánh thành phần của các chất đơn giản và phức tạp rất đẹp mắt và chính xác dưới dạng công thức hóa học. Các công thức hóa học tương tự như các từ được viết bằng các chữ cái - dấu hiệu của các nguyên tố hóa học.

Hãy dùng kí hiệu hóa học để diễn đạt thành phần của chất phổ biến nhất trên Trái đất - nước. Một phân tử nước chứa hai nguyên tử hydro và một nguyên tử oxy. Bây giờ hãy dịch câu này thành một công thức hóa học bằng cách sử dụng các ký hiệu hóa học (hydro - H và oxy - O). Chúng tôi viết số lượng nguyên tử trong công thức bằng cách sử dụng các chỉ số - các số bên dưới bên phải ký hiệu hóa học (chỉ số 1 cho oxy không được viết): H 2 0 (đọc là "tro-hai-o").

Công thức của các chất đơn giản của hydro và oxy, các phân tử bao gồm hai nguyên tử giống hệt nhau, được viết như sau: H 2 (đọc là "tro-hai") và 0 2 (đọc là "o-hai") (Hình 26 ).

Cơm. 26.
Mô hình phân tử và công thức của oxy, hydro và nước

Để phản ánh số lượng phân tử, các hệ số được viết trước công thức hóa học được sử dụng: ví dụ: mục 2CO 2 (đọc là "hai-ce-o-hai") có nghĩa là hai phân tử carbon dioxide, mỗi phân tử bao gồm một nguyên tử cacbon và hai nguyên tử oxi.

Các hệ số được viết tương tự khi số lượng nguyên tử tự do của một nguyên tố hóa học được chỉ định. Ví dụ, chúng ta cần viết biểu thức: năm nguyên tử sắt và bảy nguyên tử oxy. Làm theo cách này: 5Fe và 7O.

Kích thước của các phân tử, và thậm chí nhiều hơn nữa của các nguyên tử, nhỏ đến mức không thể nhìn thấy chúng ngay cả trong kính hiển vi quang học tốt nhất, tăng 5-6 nghìn lần. Chúng không thể được nhìn thấy trong kính hiển vi điện tử, tăng 40 nghìn lần. Đương nhiên, kích thước nhỏ không đáng kể của các phân tử và nguyên tử tương ứng với khối lượng không đáng kể của chúng. Ví dụ, các nhà khoa học đã tính toán rằng khối lượng của nguyên tử hydro là 0,000 000 000 000 000 000 000 001 674 g, có thể được biểu diễn bằng 1,674 10 -24 g, khối lượng của nguyên tử oxy là 0,000 000 000 000 000 000 000 026 667 g, hoặc 2, 6667 10 -23 g, khối lượng của nguyên tử cacbon là 1,993 10 -23 g và khối lượng của một phân tử nước là 3,002 10 -23 g.

Hãy tính xem khối lượng của nguyên tử oxi lớn hơn khối lượng của nguyên tử hiđro, nguyên tố nhẹ nhất:

Tương tự, khối lượng của nguyên tử cacbon lớn gấp 12 lần khối lượng của nguyên tử hydro:

Cơm. 27. Khối lượng của một nguyên tử cacbon bằng khối lượng của 12 nguyên tử hiđro

Khối lượng của phân tử nước lớn gấp 18 lần khối lượng của nguyên tử hydro (Hình 28). Các giá trị này cho biết khối lượng của nguyên tử của một nguyên tố hóa học nhất định lớn hơn khối lượng của nguyên tử hydro bao nhiêu lần, tức là chúng có tính chất tương đối.

Cơm. 27. Khối lượng của một nguyên tử nước bằng khối lượng của 18 nguyên tử hiđro

Hiện nay, các nhà vật lý và hóa học cho rằng khối lượng nguyên tử tương đối của một nguyên tố là một giá trị cho biết khối lượng nguyên tử của nó lớn hơn 1/12 khối lượng nguyên tử carbon bao nhiêu lần. Khối lượng nguyên tử tương đối được ký hiệu là Ar, trong đó r là chữ cái đầu tiên của từ tương đối trong tiếng Anh, có nghĩa là "tương đối". Ví dụ A r(0) = 16, A r(C) = 12, A r(H) = 1.

Mỗi nguyên tố hóa học có giá trị khối lượng nguyên tử tương đối riêng (Hình 29). Các giá trị của khối lượng nguyên tử tương đối của các nguyên tố hóa học được chỉ định trong các ô tương ứng với chúng trong bảng của D. I. Mendeleev.

Cơm. 29.
Mỗi nguyên tố có khối lượng nguyên tử tương đối riêng.

Tương tự, trọng lượng phân tử tương đối của một chất được biểu thị bằng M r, ví dụ: M r (H 2 0) \u003d 18.

Nguyên tử khối tương đối của nguyên tố A r và phân tử khối tương đối của chất M r là những đại lượng không có đơn vị đo.

Để tìm ra khối lượng phân tử tương đối của một chất, không cần thiết phải chia khối lượng phân tử của nó cho khối lượng của nguyên tử hydro. Bạn chỉ cần thêm khối lượng nguyên tử tương đối của các nguyên tố tạo thành chất, có tính đến số lượng nguyên tử, ví dụ:

Một công thức hóa học chứa thông tin quan trọng về một chất. Ví dụ: công thức C0 2 hiển thị thông tin sau:

Hãy để chúng tôi tính phần trăm khối lượng của các nguyên tố carbon và oxy trong carbon dioxide CO 2 .

Từ khóa và cụm từ

1. Công thức hóa học.
2. Các chỉ số và hệ số.
3. Khối lượng nguyên tử tương đối (A r).
4. Khối lượng phân tử tương đối (M r).
5. Phần trăm khối lượng của một nguyên tố trong một chất.

Làm việc với máy tính

1. Tham khảo ứng dụng điện tử. Nghiên cứu tài liệu của bài học và hoàn thành các nhiệm vụ được đề xuất.
2. Tìm kiếm trên Internet các địa chỉ email có thể đóng vai trò là nguồn bổ sung tiết lộ nội dung của các từ khóa và cụm từ của đoạn văn. Đề nghị giúp giáo viên chuẩn bị bài mới - viết báo cáo về các từ và cụm từ chính của đoạn tiếp theo.

Câu hỏi và nhiệm vụ

1. Các mục có nghĩa là gì: 3H; 2H 2 O; 5O2?
2. Viết công thức của sucrose nếu biết rằng phân tử của nó chứa mười hai nguyên tử carbon, hai mươi hai nguyên tử hydro và mười một nguyên tử oxy.
3. Sử dụng Hình 2, viết công thức của các chất và tính khối lượng phân tử tương đối của chúng.
4. Dạng tồn tại của nguyên tố hoá học oxi nào ứng với mỗi ghi sau: 3O; 5O2; 4CO2 ?
5. Tại sao khối lượng nguyên tử tương đối của một nguyên tố và khối lượng phân tử tương đối của một chất không có đơn vị đo?
6. Trong các chất nào có công thức là SO 2 và SO 3 thì phần trăm khối lượng của lưu huỳnh lớn hơn? Hỗ trợ câu trả lời của bạn với các tính toán.
7. Tính phần trăm khối lượng của các nguyên tố trong axit nitric HNO 3 .
8. Đưa ra một mô tả đầy đủ về glucose C 6 H 12 0 6 bằng cách sử dụng ví dụ mô tả carbon dioxide CO 2.

Để đo khối lượng của một nguyên tử, người ta sử dụng khối lượng nguyên tử tương đối, được biểu thị bằng đơn vị khối lượng nguyên tử (a.m.u.). Khối lượng phân tử tương đối là tổng khối lượng nguyên tử tương đối của các chất.

Các khái niệm

Để hiểu khối lượng nguyên tử tương đối là gì trong hóa học, cần hiểu rằng khối lượng tuyệt đối của một nguyên tử quá nhỏ để có thể biểu thị bằng gam, và thậm chí còn hơn thế nữa bằng kilôgam. Do đó, trong hóa học hiện đại, 1/12 khối lượng carbon được lấy làm đơn vị khối lượng nguyên tử (amu). Khối lượng nguyên tử tương đối bằng tỷ lệ giữa khối lượng tuyệt đối với 1/12 khối lượng tuyệt đối của cacbon. Nói cách khác, khối lượng tương đối phản ánh khối lượng của một nguyên tử của một chất cụ thể vượt quá 1/12 khối lượng của nguyên tử carbon bao nhiêu lần. Ví dụ, khối lượng tương đối của nitơ là 14, tức là nguyên tử nitơ chứa 14 a. e. m. hoặc gấp 14 lần so với 1/12 nguyên tử carbon.

Cơm. 1. Nguyên tử và phân tử.

Trong số tất cả các nguyên tố, hydro là nhẹ nhất, khối lượng của nó là 1 đơn vị. Các nguyên tử nặng nhất có khối lượng 300 amu. ăn.

Trọng lượng phân tử - một giá trị cho biết khối lượng của một phân tử vượt quá 1/12 khối lượng carbon bao nhiêu lần. Cũng được thể hiện trong a. e. m. Khối lượng của một phân tử được tạo thành từ khối lượng của các nguyên tử, do đó, để tính khối lượng phân tử tương đối, cần phải cộng khối lượng của các nguyên tử của một chất. Ví dụ, trọng lượng phân tử tương đối của nước là 18. Giá trị này là tổng khối lượng nguyên tử tương đối của hai nguyên tử hydro (2) và một nguyên tử oxy (16).

Cơm. 2. Cacbon trong bảng tuần hoàn.

Như bạn có thể thấy, hai khái niệm này có một số đặc điểm chung:

• khối lượng nguyên tử và khối lượng phân tử tương đối của một chất là đại lượng không thứ nguyên;
• khối lượng nguyên tử tương đối được ký hiệu là A r , khối lượng phân tử - M r ;
• đơn vị đo lường giống nhau trong cả hai trường hợp - a. ăn.

Khối lượng mol và khối lượng phân tử trùng nhau về số nhưng khác nhau về thứ nguyên. Khối lượng mol là tỷ lệ giữa khối lượng của một chất với số mol. Nó phản ánh khối lượng của một nốt ruồi, bằng số Avogadro, tức là 6.02 ⋅ 10 23 . Ví dụ: 1 mol nước nặng 18 g / mol và M r (H 2 O) \u003d 18 a. e.m. (nặng hơn 18 lần so với một đơn vị khối lượng nguyên tử).

Làm thế nào để tính toán

Để biểu thị khối lượng nguyên tử tương đối về mặt toán học, người ta phải xác định rằng 1/2 phần carbon hoặc một đơn vị khối lượng nguyên tử bằng 1,66⋅10 −24 g. Do đó, công thức cho khối lượng nguyên tử tương đối như sau:

A r (X) = m a (X) / 1,66⋅10 −24 ,

trong đó m a là khối lượng nguyên tử tuyệt đối của chất.

Khối lượng nguyên tử tương đối của các nguyên tố hóa học được chỉ ra trong bảng tuần hoàn của Mendeleev nên không cần tính toán độc lập khi giải toán. Khối lượng nguyên tử tương đối thường được làm tròn thành số nguyên. Ngoại lệ là clo. Khối lượng nguyên tử của nó là 35,5.

Cần lưu ý rằng khi tính toán khối lượng nguyên tử tương đối của các nguyên tố có đồng vị, giá trị trung bình của chúng được tính đến. Khối lượng nguyên tử trong trường hợp này được tính như sau:

A r = ΣA r,i n i ,

trong đó A r,i là khối lượng nguyên tử tương đối của đồng vị, n i là hàm lượng của đồng vị trong hỗn hợp tự nhiên.

Ví dụ, oxy có ba đồng vị - 16 O, 17 O, 18 O. Khối lượng tương đối của chúng là 15,995, 16,999, 17,999 và hàm lượng của chúng trong hỗn hợp tự nhiên lần lượt là 99,759%, 0,037%, 0,204%. Chia tỷ lệ phần trăm cho 100 và thay thế các giá trị, chúng tôi nhận được:

r = 15,995 ∙ 0,99759 + 16,999 ∙ 0,00037 + 17,999 ∙ 0,00204 = 15,999 amu

Tham khảo bảng tuần hoàn, có thể dễ dàng tìm thấy giá trị này trong một tế bào oxy.

Cơm. 3. Bảng tuần hoàn.

Trọng lượng phân tử tương đối - tổng khối lượng của các nguyên tử của một chất:

Các chỉ số ký hiệu được tính đến khi xác định giá trị trọng lượng phân tử tương đối. Ví dụ, cách tính khối lượng H 2 CO 3 như sau:

M r \u003d 1 ∙ 2 + 12 + 16 ∙ 3 \u003d 62 a. ăn.

Biết trọng lượng phân tử tương đối, người ta có thể tính mật độ tương đối của một khí từ khí thứ hai, tức là xác định xem một chất khí nặng hơn bao nhiêu lần so với chất khí thứ hai. Đối với điều này, phương trình D (y) x \u003d M r (x) / M r (y) được sử dụng.

Chúng ta đã học được gì?

Từ bài học lớp 8, chúng ta đã biết về tỉ đối của nguyên tử và phân tử khối. Đơn vị khối lượng nguyên tử tương đối là 1/12 khối lượng cacbon, bằng 1,66⋅10 −24 g Để tính khối lượng, cần chia khối lượng nguyên tử tuyệt đối của một chất cho đơn vị khối lượng nguyên tử (amu) . Giá trị của khối lượng nguyên tử tương đối được biểu thị trong hệ thống tuần hoàn của Mendeleev trong mỗi ô của nguyên tố. Khối lượng phân tử của một chất là tổng khối lượng nguyên tử tương đối của các nguyên tố.

chủ đề đố

báo cáo đánh giá

Đánh giá trung bình: 4.6. Tổng số đánh giá nhận được: 177.

Một trong những đặc điểm quan trọng nhất của nguyên tử là cân nặng.

Khối lượng tuyệt đối là khối lượng của một nguyên tử, được biểu thị bằng kilogam (gam).

Khối lượng tuyệt đối của nguyên tử ( tôi một khối lượng) là vô cùng nhỏ. Do đó, một nguyên tử của đồng vị nhẹ của hydro (protium) có khối lượng 1,66 · 10–27 kg.

tôi(N) \u003d 1,66 10 -27 kg, tôi(H) \u003d 1,66 10 -24 g,

một nguyên tử của một trong các đồng vị oxy có khối lượng 2,67 10–26 kg,

tôi(O) \u003d 2,67 10 -26 kg, tôi(VỀ) \u003d 2,67 10 -23 g,

một nguyên tử của đồng vị carbon 12 C có khối lượng 1,99 10 -26 kg,

tôi(C) \u003d 1,99 10 -26 kg, tôi(C) \u003d 1,99 10 -23 g.

Trong tính toán thực tế, việc sử dụng số lượng như vậy là vô cùng bất tiện. Do đó, họ thường sử dụng các giá trị không phải là khối lượng tuyệt đối của các nguyên tử, mà là các giá trị khối lượng nguyên tử tương đối.

Khối lượng nguyên tử tương đối được kí hiệu ar, chỉ số r là chữ cái đầu của từ tiếng Anh liên quan đến, có nghĩa là tương đối.

Là đơn vị đo khối lượng của nguyên tử, phân tử, đơn vị khối lượng nguyên tử (a.m.u.).

Một đơn vị khối lượng nguyên tử (a.m.u.) bằng 1/12 khối lượng nguyên tử của đồng vị cacbon 12 C, tức là

a.u.m. == 1,99 10 -26kg = 1,99 10 -23 g.

Khối lượng nguyên tử tương đối cho biết khối lượng nguyên tử của một nguyên tố nhất định lớn hơn bao nhiêu lần so với 1/12 khối lượng nguyên tử của đồng vị carbon 12 C, tức là một đơn vị khối lượng nguyên tử.

Khối lượng nguyên tử tương đối là một đại lượng không thứ nguyên, nhưng cho phép chỉ định giá trị của nó theo đơn vị khối lượng nguyên tử (a.m.u.). Ví dụ:

Do đó, giá trị của khối lượng nguyên tử tương đối của nguyên tố hydro là 1,001 hoặc, được làm tròn,

Ar(H) ≈ 1 amu và oxy - Ar(O) = 15,999 ≈ 16 amu.

Các giá trị khối lượng nguyên tử tương đối của các nguyên tố được cho trong hệ thống tuần hoàn của D.I. Mendeleev. Các giá trị này là giá trị trung bình của khối lượng nguyên tử của một nguyên tố, có tính đến các đồng vị của nguyên tố này tồn tại trong tự nhiên và số lượng của chúng. Đối với các phép tính thông thường, nên sử dụng các giá trị làm tròn của khối lượng nguyên tử tương đối của các nguyên tố. (xem bảng 4 phần phụ lục).

Tương tự như các khái niệm về khối lượng tuyệt đối của nguyên tử và khối lượng tương đối của nguyên tử, người ta có thể phát biểu các khái niệm khối lượng tuyệt đối của phân tử và khối lượng tương đối của phân tử.

Khối lượng tuyệt đối của phân tử(m) mol. - khối lượng của một phân tử hóa học, tính bằng kilôgam (gam).

Trọng lượng phân tử tương đối(M.r) (hoặc chỉ trọng lượng phân tử) - khối lượng của một phân tử, được biểu thị bằng đơn vị khối lượng nguyên tử.

Biết công thức hóa học của một hợp chất, người ta có thể dễ dàng xác định giá trị khối lượng phân tử của nó, được định nghĩa là tổng các giá trị khối lượng nguyên tử của tất cả các nguyên tố tạo nên phân tử của chất đó.

Ví dụ, khối lượng phân tử tương đối của axit sunfuric Mr(H 2 SO 4) sẽ là tổng của hai khối lượng nguyên tử tương đối của nguyên tố hydro, một khối lượng nguyên tử tương đối của nguyên tố lưu huỳnh và bốn khối lượng nguyên tử tương đối của nguyên tố oxy:

Mr (H 2 SO 4) \u003d 2Ar (H) + Ar (S) + 4Ar (O) \u003d 2 1 + 32 + 4 16 \u003d 98.

Do đó, giá trị khối lượng phân tử của axit sunfuric là 98 hoặc 98 amu.

Khối lượng phân tử (khối lượng phân tử tương đối) cho biết khối lượng của một phân tử của một chất đã cho lớn hơn 1/12 khối lượng của nguyên tử cacbon 12 C bao nhiêu lần.

Trong ví dụ trên, khối lượng phân tử của axit sunfuric là 98 amu, tức là khối lượng của axit sunfuric lớn hơn 98 lần so với 1/12 khối lượng của nguyên tử cacbon 12 C .

Trọng lượng nguyên tử và phân tử

CÁC KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH LUẬT HÓA HỌC CƠ BẢN. TRẠNG THÁI TỔNG HỢP CỦA CÁC CHẤT

Hóa học - khoa học về các chất và sự biến đổi của chúng

Chất- loại vật chất gồm các hạt rời rạc có khối lượng nghỉ (nguyên tử, phân tử, ion). Phương thức tồn tại của vật chất sự chuyển động .

Quy luật cơ bản của tự nhiên là quy luật bất diệt của vật chất và vận động kết quả định luật bảo toàn khối lượng được mở bởi M.V. Lomonosov năm 1748 và xuất bản năm 1760: khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng khối lượng các chất tạo thành sau phản ứng.

Học thuyết nguyên tử-phân tử

M.V. Lomonosov cũng là người tạo ra học thuyết nguyên tử và phân tử, được ông xây dựng vào năm 1741.

Các quy định chính của học thuyết nguyên tử và phân tử:

1) Tất cả các chất bao gồm các phân tử, giữa chúng có những khoảng trống. phân tử - hạt nhỏ nhất của một chất có tính chất hóa học của nó.

2) Phân tử được tạo thành từ các nguyên tử liên kết với nhau theo những tỉ lệ nhất định.

nguyên tử- hạt nhỏ nhất của một nguyên tố hóa học trong thành phần của các chất đơn giản và phức tạp, không thể phân chia về mặt hóa học.

3) Phân tử, nguyên tử chuyển động không ngừng.

4) Nguyên tử được đặc trưng bởi khối lượng và kích thước nhất định.

5) Các nguyên tố khác nhau tương ứng với các nguyên tử khác nhau ( yếu tố là loại nguyên tử).

6) Phân tử của chất đơn giản gồm những nguyên tử giống nhau, còn phân tử của chất phức tạp gồm những nguyên tử khác nhau.

Quy luật bất biến của thành phần

Việc khám phá ra định luật bảo toàn khối lượng đánh dấu bước chuyển của hóa học sang các phương pháp nghiên cứu định lượng. Thành phần của nhiều chất đã được nghiên cứu và định luật thành phần không đổi được thiết lập vào năm 1799-1807. J. Proust : bất kỳ chất tinh khiết nào, bất kể phương pháp sản xuất và sự hiện diện của nó trong tự nhiên, đều có thành phần định tính và định lượng không đổi.

Định luật bội số đơn giản

Nó tuân theo định luật về thành phần không đổi rằng khi một chất phức tạp được hình thành, các nguyên tố kết hợp với nhau theo tỷ lệ trọng lượng nhất định. Nhiều nguyên tố có thể kết hợp với nhau theo một số tỷ lệ khối lượng khác nhau và trong trường hợp này các chất khác nhau được tạo thành (CO, CO 2). Trong các phân tử CO và CO 2, N 2 O, NO và NO 2, thành phần thay đổi nhảy vọt chứ không dần dần, điều này cho thấy cấu trúc rời rạc của chất. Luật này, được xác nhận bởi kinh nghiệm, là bằng chứng đầu tiên thực tế về sự tồn tại của nguyên tử.

Trọng lượng nguyên tử và phân tử

Các nguyên tử và phân tử có khối lượng tuyệt đối theo thứ tự 10–24–10–21 g, không thuận tiện khi so sánh, vì vậy các nhà hóa học sử dụng khối lượng tương đối của nguyên tử. Khái niệm về khối lượng nguyên tử tương đối được J. Dalton đưa ra vào năm 1803. Ông lấy khối lượng của nguyên tử nhẹ nhất là hydro làm đơn vị đo khối lượng. Hiện tại, khối lượng bằng 1/12 khối lượng nguyên tử cacbon của đồng vị 12 C, bằng 1,66043 × 10 -24 g, được chấp nhận làm tiêu chuẩn.

nguyên tử tương đối (MỘT r) cân nặng cho biết một nguyên tử đã cho nặng hơn 1/12 khối lượng nguyên tử của đồng vị cacbon 12 C bao nhiêu lần.

Sử dụng giá trị nhiệt dung riêng, dễ dàng xác định bằng thực nghiệm ( tỷ lệ giữa lượng nhiệt nhận được hoặc cung cấp 1 g chất với sự thay đổi nhiệt độ tương ứng) bạn có thể tìm thấy giá trị gần đúng của khối lượng nguyên tử. Các trường hợp ngoại lệ là các nguyên tố nhẹ, đặc biệt là phi kim loại, có nhiệt dung thấp hơn nhiều (beryllium, boron, silicon, kim cương).

Hiện nay, khối lượng nguyên tử của các nguyên tố được xác định bằng phương pháp quang phổ khối. Khối lượng của các nguyên tử được xác định bởi độ lệch quỹ đạo của các ion của chúng chuyển động trong từ trường, vì độ lớn của độ lệch phụ thuộc vào tỷ lệ khối lượng của ion với điện tích của nó.

Trọng lượng phân tử tương đối (m r) cho biết một phân tử đã cho nặng hơn 1/12 khối lượng của nguyên tử 12 C bao nhiêu lần.

,

(1.4)

Ở đâu tôi m là khối lượng của phân tử.