Относительная атомная и молекулярная массы
Ранее вы изучили основу всей химической науки — Периодическую систему химических элементов Д. И. Менделеева, а также узнали о химических формулах.
Данный урок познакомит вас с такими понятиями как относительная атомная и молекулярная массы. Вы узнаете об особенностях данных величин и способах их расчета.
Относительная атомная масса
Молекулы, а уж тем более атомы ничтожно малы. Их невозможно рассмотреть даже с помощью электронных микроскопов, которые дают увеличение в 40 000 раз.
Массы атомов и молекул также очень малы, соответственно их размерам. Например, по данным ученых масса атома кислорода равна $2.6667\cdot10^{-23}$ г, масса атома водорода равна $1.674\cdot10^{-24}$ г, а масса молекулы воды равна $3.002\cdot10^{-23}$ г.
Для примера давайте рассчитаем во сколько раз масса молекулы воды больше массы атома водорода.
$\frac{3.002\cdot10^{-23}}{0.1674\cdot10^{-23}} =17.9 = 18$ (в 18 раз);
Эта величина является относительной.
Относительная атомная масса элемента — это величина, показывающая, во сколько раз масса его атома больше $\frac{1}{12}$ массы атома углерода.
Относительная атомная масса обозначается $A_r$, где $r$ — означает «относительный» (от английского relative).
К примеру, $A_r(C) = 12$, $A_r (K) = 39$, $A_r (B) = 11$.
У каждого химического элемента свое значение атомной массы, которое указано в соответствующих им клетках Периодической системы Д. И. Менделеева.
Относительная молекулярная масса
Относительная молекулярная масса вещества — это сумма относительных атомных масс всех элементов, входящих в состав молекулы.
Относительная молекулярная масса вещества $M_r$ и относительная атомная масса элемента $A_r$ — это величины, которые не имеют единиц измерения.
Для того, чтобы узнать относительную молекулярную массу вещества, нужно сложить относительные атомные массы элементов, образующих вещество.
Например, $M_r (CO_2) = 12+16\cdot2=44$
ЗАДАНИЕ 1
Почему относительная атомная масса элемента и относительная молекулярная масса вещества не имеют единиц измерения?
Показать ответ
Скрыть ответ
Относительные атомная и молекулярные массы не имеют единиц измерения, потому что это относительные величины, а не истинные значения масс. Они возникают путем сравнения во сколько раз молекула или атом тяжелее $\frac{1}{12}$ массы атома углерода.
Любая химическая формула содержит информацию о веществе. Рассмотрим на примере формулы $Н_2О$:
- Вещество — вода.
- Качественный состав — состоит из двух элементов: водорода и кислорода.
- Тип вещества — сложное вещество.
- Количественный состав — в молекуле содержится 2 атома водорода и 1 атом кислорода.
- Соотношение масс элементов: $m ($Н$) : m ($О$) = 2 : 16 = 1 : 8$.
- Относительная молекулярная масса:
7. Массовые доли элементов в веществе рассчитываются по формуле:
$ω$ (Э) = $\frac{n\cdot Ar(Э)}{Мr (в-ва)}$,
где $ω$ (Э) — массовая доля элемента в веществе;
$n$ — число атомов элемента в веществе;
$A_r$ (Э) — относительная атомная масса элемента;
$M_r$ (в-ва) — относительная молекулярная масса вещества.
Расчет массовых долей элементов водорода и кислорода в воде $Н_2О$.
$ω$ ($H$) = $\frac{2\cdot1}{18} = 0.1111\cdot100 = 11.1$%.
$ω$ ($О$) = $\frac{1\cdot16}{18} = 0.8888\cdot100 = 88.9$%.
ЗАДАНИЕ 2
Вычислите массовые доли элементов в азотной кислоте $НNO_3$.
Показать ответ
Скрыть ответ
$M_r$ ($НNO_3$) = $1+14+16\cdot3=63$;
$ω$ ($H$) = $\frac{1}{63} = 0.016\cdot100 = 1.6$%;
$ω$ ($N$) = $\frac{14}{63} = 0.222\cdot100 = 22.2$%;
$ω$ ($О$) = $\frac{3\cdot16}{63} = 0.762\cdot100 = 76.2$%.
ФАКТЫ
Насколько этимологическое значение термина «атом» соответствует современным представлениям о нем?
Слово «атом» было заимствовано в Петровскую эпоху от греческого atomos, что значит «неделимый».
Атом − это частица микроскопических размеров, наименьшая часть химического элемента, определяющая его свойства.
Впервые понятие об атоме как о наименьшей неделимой частице материи было сформулировано древнегреческими философами. Химики XVII и XVIII веков экспериментально подтвердили это предположение, доказав, что некоторые вещества не могут быть подвергнуты дальнейшему расщеплению на составляющие элементы с помощью химических методов.
Но в конце XIX — начале XX века физиками была открыта составная структура атома, тогда стало понятно, что реальная частица в действительности не является неделимой.
На международном съезде химиков в Карлсруэ (Германия) в 1860 году было принято определение понятия атома согласно которому:
Атом — это наименьшая частица химического элемента, входящая в состав простых и сложных веществ.
Таким образом, этимологическое значение термина «атом» не соответствует современным представлениям о нём.
ЗАДАНИЕ 3
Дайте полную характеристику глюкозы $C_6H_{12}O_6$, используя пример описания воды $H_2O$, представленный выше.
Показать ответ
Скрыть ответ
- Вещество — глюкоза.
- Качественный состав — состоит из трех элементов: углерод, водород и кислород.
- Тип вещества — сложное вещество.
- Количественный состав — одна молекула глюкозы состоит из 6 атомов углерода, 12 атомов водорода и 6 атомов кислорода.
- Соотношение масс элементов: $m ($C$) : m ($H$): m ($O$)=72 : 12 : 96 = 6 :1 : 8$.
- Относительная молекулярная масса $M_r$ ($C_6H_{12}O_6$) = $6\cdot12+12\cdot1+ 6\cdot16=180$.
- Массовые доли элементов:
$ω$ ($С$) = $\frac{6\cdot12}{180} = 0.4\cdot100 = 40$%;
$ω$ ($Н$) = $\frac{12\cdot1}{180} = 0.067\cdot100 = 6.7$%;
$ω$ ($О$) = $\frac{6\cdot16}{180} = 0.533\cdot100 = 53.3$%.
5
5
1
5
Хотите оставить комментарий?
Войти