В уроке 2 «Относительная атомная масса химических элементов» из курса «Химия для чайников» рассмотрим разные способы выражения массы химических элементов. Напоминаю, что в прошлом уроке «Атомы и химические элементы» мы рассмотрели, кто и когда высказал идею о том, что все вокруг состоит из атомов; также выяснили, что из себя представляет химический элемент и каким образом обозначается.
Чем различаются атомы разных элементов между собой? Вы уже знаете: массой, размерами и строением. На рисунке 30 показаны шаровые модели атомов некоторых химических элементов, конечно, не в реальных размерах, а многократно увеличенные. В действительности атомы настолько малы, что их невозможно рассмотреть даже в самые лучшие оптические микроскопы.
На заметку: В конце XX в. у ученых появились более совершенные микроскопы, позволяющие достигать увеличения в несколько десятков миллионов раз. Они называются туннельными микроскопами. На рисунке 31 показана фотография поверхности кремния. На ней отчетливо видны отдельные атомы, расположенные на поверхности этого вещества.
Размеры и масса атомов
Современная наука обладает методами, позволяющими определять размеры и массы атомов. Так, например, самый легкий атом — атом водорода. Его масса равна 0,0000000000000000000000000016735 кг. Самым маленьким является атом гелия He. Диаметр этого атома равен приблизительно 0,00000000098 м. Записывать и читать такие числа затруднительно, поэтому обычно их представляют в более удобном виде: 1,6735·10−27 кг и 9,8·10−10 м. Атомы большинства химических элементов по своим размерам значительно больше атома гелия. Самый большой из них — атом элемента франция Fr. Его диаметр в 7 раз больше диаметра атома гелия (рис. 32).
Еще больше различаются атомы разных элементов по массе. Масса атома обозначается символом ma и выражается в единицах массы СИ (кг). Так, например, масса атома углерода равна: ma(С) = 19,94·10−27 кг, а атома кислорода — ma(О) = 26,56·10−27 кг. Масса атома самого тяжелого из существующих на Земле элементов — урана U — почти в 237 раз больше массы атома водорода.
Атомная единица массы
Пользоваться такими маленькими величинами масс атомов при расчетах неудобно. К тому же, когда в XIX в. начало формироваться атомно- молекулярное учение, ученые еще не представляли реальных размеров и масс атомов. Поэтому на практике вместо истинных масс атомов стали применять их относительные значения. Они рассчитывались по массовым отношениям простых веществ в реакциях друг с другом. Химики предположили, что эти отношения пропорциональны массам соответствующих атомов. Именно так в начале XIX в. Дж. Дальтон ввел понятие относительной атомной массы, приняв за единицу сравнения массу самого легкого атома — водорода.
В настоящее время в качестве такой единицы сравнения используется 1/12 часть массы атома углерода (рис. 33). Она получила название атомной единицы массы (а. е. м.). Ее международное обозначение — u (от английского слова «unit» — единица):
Атомная единица массы — это 1/12 часть массы атома углерода, которая равна 1,66·10−27 кг.
Относительная атомная масса
Сравнивая средние массы атомов различных элементов с атомной единицей массы, получают значения относительных атомных масс химических элементов.
Относительная атомная масса элемента — это физическая величина, которая показывает, во сколько раз масса атома данного химического элемента больше 1/12 части массы атома углерода.
Относительная атомная масса обозначается символами Ar (А — первая буква английского слова «atomic» —атомный, r — первая буква английского слова «relative», что значит относительный), следовательно:
где Х — символ данного элемента.
Например, относительная атомная масса водорода:
а кислорода:
Как видите, относительная атомная масса показывает, во сколько раз масса атома данного элемента больше атомной единицы массы u.
В таблице Менделеева приведены относительные атомные массы всех элементов. В расчетах при решении задач мы будем пользоваться округленными до целых значениями этих величин (см. урок 1).
Внимание! Очень часто относительную атомную массу называют просто атомной массой. Однако следует отличать атомную массу — величину относительную (например, Ar(О) = 16) — от массы атома — величины, выражаемой в единицах массы — килограммах (ma(O) = 26,56·10−27 кг) или атомных единицах массы (ma(O) = 16·u).
Пример. Во сколько раз атом ртути тяжелее атома кальция?
Решение. Относительные атомные массы элементов равны: Ar(Hg) = 201 и Ar(Ca) = 40.
Масса атома ртути равна: ma(Hg) = Ar(Hg)·u (кг).
Масса атома кальция равна: ma(Са) = Ar(Са)·u (кг).
Другими словами, отношение масс атомов этих элементов равно отношению их относительных атомных масс. Следовательно, отношение масс атомов ртути и кальция равно:
Ответ: в 5,03 раза.
Краткие выводы урока:
- Атомная единица массы представляет собой 1/12 часть массы атома углерода.
- Относительная атомная масса химического элемента равна отношению массы его атома к 1/12 части массы атома углерода.
- Относительная атомная масса химического элемента является величиной безразмерной и показывает, во сколько раз масса атома данного элемента больше атомной единицы массы.
Надеюсь урок 2 «Относительная атомная масса химических элементов» был понятным и познавательным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.
← Молярная и молекулярная масса
- Относительная молекулярная масса O: 15.9994
- Молярная масса O: 15.9994 г/моль (0.016 кг/моль)
| Элемент | Всего атомов | Атомная масса, а.е.м. | Общая масса атомов, а.е.м. |
|---|---|---|---|
| O (кислород) | 1 | 15.9994 | 15.9994 |
| 15.9994 |
Расчёт молярной и относительной молекулярной массы O
- Mr[O] = Ar[O] = 15.9994 = 15.9994
- Молярная масса (в кг/моль) = Mr[O] : 1000 = 15.9994 : 1000 = 0.016 кг/моль
Электронная конфигурация атома кислорода
Калькулятор массы
Химическая формула соединения
Рассчитать
Поделитесь информацией с друзьями
Скачать перечень калькуляторов
Относительные молекулярные массы других соединений
C2H3 [27.04522]
Ce2Mo3O12 [760.0448]
Калькулятор молекулярной массы
Если
посмотреть в периодическую таблицу Д. И. Менделеева, то можно заметить, что все
элементы в ней расположены в клетках. В таких клетках изображён знак
химического элемента, его название. Вверху клетки указан порядковый, или
атомный, номер. Над символом элемента – его название.
Например,
рассмотрим клетку, где расположен элемент сера. Здесь указано название
элемента, его символ. Вверху стоит число 16. А что же обозначает нижнее число
32,064?
Это
число называется относительной атомной массой. Как известно, важным
свойством атомов является их масса, она выражается в граммах, киллограммах, миллиграммах.
Ещё в девятнадцатом веке, когда все учёные наконец-то приняли
атомно- молекулярное учение (то есть было доказано, что вещества состоят
из молекул и атомов), были рассчитаны атомные массы химических элементов.
Эти массы оказались очень маленькими. Это и понятно, ведь атомы
настолько малы, что их не увидишь даже в самые мощные микроскопы.
Для
удобства массы атомов химических элементов сравнивают с массой атома самого
лёгкого химического элемента – водорода. Масса атома водорода равна 1. Поэтому
можно сказать, что масса атома серы в 32 раза больше массы атома водорода.
То
есть относительная атомная масса – это величина, которая показывает, во
сколько раз масса атома данного химического элемента больше массы атома
водорода.
Относительную
атомную массу обозначают символом Ar, где буква r – это первая буква английского слова
relative,
что означает «относительный».
Все
значения относительных атомных масс округляют до целого значения по всем
правилам округления. Единственным исключением является элемент хлор, у которого
относительная атомная масса равна 35,5. Так, относительная атомная масса
кислорода – 16, азота – 14, углерода – 12, железа – 56, меди – 64, фтора – 19,
алюминия – 27, цинка – 65, фосфора – 31, брома – 80.
Как
вы могли заметить, относительная атомная масса является безразмерной
величиной.
Как
и атомы, молекулы обладают массой. Для того, чтобы найти их массу, нужно
сложить массы всех атомов, которые входят в состав молекулы.
То
есть относительная молекулярная масса – это сумма относительных атомных
масс атомов, входящих в состав молекул.
Например,
определим относительную молекулярную массу воды – Н2О. Для этого
относительную атомную массу водорода умножаем на 2, так как в молекуле 2 атома
водорода, на что нам указывает индекс. Затем складываем относительную атомную
массу водорода с относительной атомной массой кислорода. Подставляем значения и
получаем результат – 18.
Mr
(H2O) = Ar (H) · 2 + Ar (O) = 1 · 2 + 16 = 18
Понятие
«относительная молекулярная масса» справедливо только для веществ молекулярного
строения, если же вещество состоит из атомов или ионов, тогда вместо
относительной молекулярной массы говорят об относительной формульной массе.
Определим
относительную молекулярную массу углекислого газа – СО2. Для этого
относительную атомную массу углерода складываем с относительной атомной массой
кислорода, умноженной на два, так как в молекуле 2 атома кислорода. Подставляем
значения относительных атомных масс: 12 складываем с 32 и получаем 44.
Mr
(CO2)
= Ar
(C)
+ Ar
(O)
· 2 = 12 + 16 · 2 = 44
Найдём
относительную формульную массу NaNO3.
Для этого относительную атомную массу натрия складываем с относительной атомной
массой азота и относительной атомной массой кислорода, умноженной на три.
Подставляем значения относительных атомных масс и получаем 85.
Mr
(NaNO3)
= Ar
(Na)
+ Ar
(N)
+ Ar
(O)
· 3 = 23 + 14 + 16 · 3 = 85
«Относительная атомная масса.
Относительная молекулярная масса»
Ключевые слова конспекта: атомная единица массы, относительная атомная масса химических элементов, относительная молекулярная масса.
Размеры и массы молекул очень малы. Но размеры и массы атомов ещё меньше. Например, масса самого лёгкого атома — атома водорода равна 1,67375 • 10-24 г, масса атома кислорода — 2,656812 • 10-23 г, а масса атома углерода — 1,9927 • 10-23 г. В результате производить расчёты с такими числами неудобно. Поэтому для измерения атомов и молекул была введена атомная единица массы (а.е.м.)
Атомная единица массы — это 1/12 массы атома углерода, масса которого равна 12 а.е.м.
1 а. е. м. = 1,99265 • 10-23 г : 12 = 1,66054 • 10-24 г
Обратите внимание! На Земле встречаются три разновидности атомов углерода, различающиеся только массой. Такие разновидности атомов одного и того же элемента называют изотопами. В данном случае речь идёт о разновидности, масса атомов которой в атомных единицах массы равна 12.
Разделив массу атома какого-либо химического элемента на 1/12 массы атома углерода, получают величину, которую называют относительной атомной массой и обозначают Аr (А — от слова «атом», r — от латинского слова relativus — относительный).
Например, относительную атомную массу водорода и кислорода вычисляют следующим образом:
Относительная атомная масса элемента (Аr) показывает, во сколько раз масса его атома больше 1/12 массы атома углерода, масса которого равна 12 а. е. м.
Так как первую таблицу относительных атомных масс ряда элементов составил английский учёный Джон Дальтон в 1803 г, то в память о его трудах химики иногда называют атомную единицу массы дальтоном (сокращённо Da). Значение относительной атомной массы каждого химического элемента приведено в периодической таблице Д. И. Менделеева. На практике эти значения обычно округляют до целых чисел.
Относительная молекулярная масса
Массу молекул, так же как массу атомов, принято выражать в атомных единицах массы. Разделив массу молекулы какого-либо вещества на 1/12 массы атома углерода, получают величину, которую называют относительной молекулярной массой вещества.
Относительная молекулярная масса вещества показывает, во сколько раз масса молекулы данного вещества больше 1/12 массы атома углерода, масса которого равна 12 а.е.м.
Относительная молекулярная масса Мr — безразмерная величина. Она складывается из относительных атомных масс элементов, составляющих молекулу, например:
Конец конспекта «Относительная атомная масса. Относительная молекулярная масса».
Следующая тема: «Закон постоянства состава веществ».
Относительная атомная и молекулярная массы
4.6
Средняя оценка: 4.6
Всего получено оценок: 1213.
4.6
Средняя оценка: 4.6
Всего получено оценок: 1213.
Для измерения массы атома используется относительная атомная масса, которая выражается в атомных единицах массы (а. е. м.). Относительная молекулярная масса складывается из относительных атомных масс веществ.
Понятия
Для осознания, что такое относительная атомная масса в химии, следует понимать, что абсолютная масса атома слишком мала, чтобы выражать её в граммах, а тем более в килограммах. Поэтому в современной химии за атомную единицу массы (а. е. м.) взята 1/12 часть массы углерода. Относительная атомная масса равна отношению абсолютной массы к 1/12 абсолютной массы углерода. Другими словами относительная масса отражает, во сколько раз масса атома конкретного вещества превышает 1/12 массы атома углерода. Например, относительная масса азота – 14, т.е. атом азота содержит 14 а. е. м. или в 14 раз больше, чем 1/12 часть атома углерода.
Среди всех элементов водород самый лёгкий, его масса равна 1 единице. Самые тяжёлые атомы имеют массу в 300 а. е. м.
Молекулярная масса – значение, показывающее, во сколько раз масса молекулы превышает 1/12 часть массы углерода. Также выражается в а. е. м. Масса молекулы складывается из массы атомов, поэтому для вычисления относительной молекулярной массы необходимо сложить значения масс атомов вещества. Например, относительная молекулярная масса воды равна 18. Это значение складывается из относительных атомных масс двух атомов водорода (2) и одного атома кислорода (16).
Как видно, эти два понятия имеют несколько общих характеристик:
- относительная атомная и молекулярная массы вещества – безразмерные величины;
- относительная атомная масса имеет обозначение Ar, молекулярная – Mr;
- единица измерения одинакова в обоих случаях – а. е. м.
Молярная и молекулярная массы совпадают численно, но отличаются по размерности. Молярная масса – это отношение массы вещества к количеству молей. Она отражает массу одного моля, который равен числу Авогадро, т.е. 6,02 ⋅ 1023. Например, 1 моль воды весит 18 г/моль, а Mr(Н2О) = 18 а. е. м. (тяжелее в 18 раз одной атомной единицы массы).
Как рассчитать
Чтобы выразить относительную атомную массу математически, следует определить, что 1/2 часть углерода или одна атомная единица массы равна 1,66⋅10−24 г. Следовательно, формула относительной атомной массы имеет следующий вид:
Ar(X) = ma(X) / 1,66⋅10−24,
где ma – абсолютная атомная масса вещества.
Относительная атомная масса химических элементов указана в периодической таблице Менделеева, поэтому её не нужно рассчитывать самостоятельно при решении задач. Относительные атомные массы принято округлять до целых. Исключение составляет хлор. Масса его атомов равна 35,5.
Следует обратить внимание, что при расчёте относительной атомной массы элементов, имеющих изотопы, учитывается их среднее значение. Атомная масса в этом случае высчитывается следующим образом:
Ar = ΣAr,ini,
где Ar,i – относительная атомная масса изотопов, ni – содержание изотопов в природных смесях.
Например, кислород имеет три изотопа – 16О,17О, 18О. Их относительная масса равна 15,995, 16,999, 17,999, а их содержание в природных смесях – 99,759 %, 0,037 %, 0,204 % соответственно. Поделив проценты на 100 и подставив значения, получим:
Ar = 15,995 ∙ 0,99759 + 16,999 ∙ 0,00037 + 17,999 ∙ 0,00204 = 15,999 а.е.м.
Обратившись к периодической таблице, легко найти это значение в клетке кислорода.
Относительная молекулярная масса – сумма масс атомов вещества:
Mr = ΣAr.
При определении значения относительной молекулярной массы учитываются индексы символов. Например, вычисление массы H2CO3 выглядит следующим образом:
Mr = 1 ∙ 2 + 12 + 16 ∙ 3 = 62 а. е. м.
Зная относительную молекулярную массу, можно вычислить относительную плотность одного газа по второму, т.е. определить, во сколько раз одно газообразное вещество тяжелее второго. Для этого используется уравнение D(y)x = Mr(х) / Mr(y).
Что мы узнали?
Из урока 8 класса узнали об относительной атомной и молекулярной массе. За единицу относительной атомной массы принята 1/12 часть массы углерода, равная 1,66⋅10−24 г. Для вычисления массы необходимо абсолютную атомную массу вещества разделить на атомную единицу массы (а. е. м.). Значение относительной атомной массы указано в периодической системе Менделеева в каждой клетке элемента. Молекулярная масса вещества складывается из суммы относительных атомных масс элементов.
Тест по теме
Доска почёта
Чтобы попасть сюда – пройдите тест.
-
Александр Котков
10/10
-
Захар Харитонов
10/10
-
Александр Котков
10/10
-
Евгения Медникова
10/10
-
Александр Котков
10/10
-
Сергей Ефремов
9/10
-
Сергей Макаров
10/10
-
Вася Загайнов
9/10
Оценка доклада
4.6
Средняя оценка: 4.6
Всего получено оценок: 1213.
А какая ваша оценка?
