Масса атомов и молекул химия. Расчеты по химическим формулам

Абсолютная масса молекулы равна относительной молекулярной массе, умноженной на а.е.м. Число атомов и молекул в обычных образцах веществ очень велико, поэтому при характеристике количества вещества используют специальную единицу измерения - моль.

Количество вещества, моль. Означает определенное число структурных элементов (молекул, атомов, ионов). Обозначается n, измеряется в моль. Моль - количество вещества, содержащее столько же частиц, сколько содержится атомов в 12 г углерода.

Число Авогадро ди Кваренья (NA). Количество частиц в 1 моль любого вещества одно и то же и равно 6,02 1023. (Постоянная Авогадро имеет размерность - моль-1).

Сколько молекул содержится в 6,4 г серы?

Молекулярная масса серы равна 32 г /моль. Определяем количество г/моль вещества в 6,4 г серы:

n(s) = m(s) / M(s) = 6,4г / 32 г/моль = 0,2 моль

Определим число структурных единиц (молекул), используя постоянную Авогадро NA N(s) = n(s) NA = 0,2 6,02 1023 = 1,2 1023

Молярная масса показывает массу 1 моля вещества (обозначается M).

Молярная масса вещества равна отношению массы вещества к соответствующему количеству вещества.

Молярная масса вещества численно равна его относительной молекулярной массе, однако первая величина имеет размерность г/моль, а вторая - безразмерная.

M = NA m(1 молекула) = NA Mr 1 а.е.м. = (NA 1 а.е.м.) Mr = Mr

Это означает, что если масса некоторой молекулы равна, например, 80 а.е.м. (SO3), то масса одного моля молекул равна 80 г. Постоянная Авогадро является коэффициентом пропорциональности, обеспечивающим переход от молекулярных соотношений к молярным. Все утверждения относительно молекул остаются справедливыми для молей (при замене, в случае необходимости, а.е.м. на г) Например, уравнение реакции: 2Na + Cl2 --> 2NaCl, означает, что два атома натрия реагируют с одной молекулой хлора или, что одно и то же, два моль натрия реагируют с одним молем хлора.

Закон сохранения массы веществ.

(М.В.Ломоносов, 1748 г.; А.Лавуазье, 1789 г.)

Масса всех веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе всех продуктов реакции.

Атомно-молекулярное учение этот закон объясняет следующим образом: в результате химических реакций атомы не исчезают и не возникают, а происходит их перегруппировка (т.е. химическое превращение- это процесс разрыва одних связей между атомами и образование других, в результате чего из молекул исходных веществ получаются молекулы продуктов реакции). Поскольку число атомов до и после реакции остается неизменным, то их общая масса также изменяться не должна. Под массой понимали величину, характеризующую количество материи.

В начале 20 века формулировка закона сохранения массы подверглась пересмотру в связи с появлением теории относительности (А.Эйнштейн, 1905 г.), согласно которой масса тела зависит от его скорости и, следовательно, характеризует не только количество материи, но и ее движение. Полученная телом энергия DE связана с увеличением его массы Dm соотношением DE = Dm c2 , где с - скорость света. Это соотношение не используется в химических реакциях, т.к. 1 кДж энергии соответствует изменению массы на ~10-11 г и Dm практически не может быть измерено. В ядерных реакциях, где DЕ в ~106 раз больше, чем в химических реакциях, Dm следует учитывать.

Исходя из закона сохранения массы, можно составлять уравнения химических реакций и по ним производить расчеты. Он является основой количественного химического анализа.

Составление химических уравнений.

Включает три этапа:

1. Запись формул веществ, вступивших в реакцию (слева) и продуктов реакции (справа), соединив их по смыслу знаками "+" и "-->" :

HgO --> Hg + O2

2. Подбор коэффициентов для каждого вещества так, чтобы количество атомов каждого элемента в левой и правой части уравнения было одинаково:

2HgO --> 2Hg + O2

3. Проверка числа атомов каждого элемента в левой и правой частях уравнения.

Расчеты по химическим уравнениям.

Расчеты по химическим уравнениям (стехиометрические расчеты) основаны на законе сохранения массы веществ. В реальных химических процессах из-за неполного протекания реакций и потерь масса продуктов обычно меньше теоретически рассчитаной. Выходом реакции (h) называют отношение реальной массы продукта (mp) к теоретически возможной (mт), выраженное в долях единицы или в процентах.

h= (mp / mт) 100%

Если в условиях задач выход продуктов реакции не указан, его в расчетах принимают за 100% (количественный выход).

Другое по теме

Основные направления (тенденции) современной радиотехники проникновение идей радиотехники в медицину
Не так давно исполнилось 100 лет со дня первого в мире применения электромагнитных волн в практических целях. 6 февраля 1900 года русский физик, изобретатель радио Александр Попов, узнав о несчастье - 27 рыбаков было унесено в Балтийское море на оторванной льдине, - дал на 50-километровое расстояние радиодепешу на остр...

Форма и вращение астероидов
Астероиды так малы, что сила тяжести на них ничтожна. Она не в состоянии придать им форму шара, какую придает планетам и их большим спутникам, сминая и утрамбовывая их вещество. Большую роль при этом играет явление текучести. Высокие горы на Земле у подошвы "расползаются", так как прочность пород оказывается...

Из которых состоит молекула, и найдите их относительные атомные массы в периодической системе химических элементов. Если один атом встречается в n раз, умножьте его массу на это число. Затем сложите найденные значения и получите молекулярную массу данного вещества , которая равна его молярной массе в г/моль. Найдите массу одной , поделив молярную массу вещества M на постоянную Авогадро NА=6,022∙10^23 1/моль, m0=M/ NА.

Пример Найдите массу одной молекулы воды. Молекула воды (Н2О) состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Относительная атомная масса водорода равна 1, для двух атомов получим число 2, а атомная масса кислорода равна 16. Тогда молярная масса воды будет равна 2+16=18 г/моль. Определите массу одной молекулы : m0=18/(6,022^23)≈3∙10^(-23) г.

Массу молекулы можно рассчитать, если известно количество молекул в данном веществе. Для этого поделите общую массу вещества m на количество частиц N (m0=m/N). Например, если известно, что в 240 г вещества содержится 6∙10^24 молекул, то масса одной молекулы составит m0=240/(6∙10^24)=4∙10^(-23) г.

Определите массу одной молекулы вещества с достаточной точностью, узнав количество и нейтронов, которые входят в ее ядер атомов, из которых она состоит. Массой электронной оболочки и дефектом масс в данном случае следует пренебречь. Массу и берите равной 1,67∙10^(-24) г. Например, если известно, если молекула состоит из двух атомов кислорода, какова ее масса? Ядро атома кислорода имеет в своем составе 8 протонов и 8 нейтронов. Общее количество нуклонов 8+8=16. Тогда масса атома равна 16∙1,67∙10^(-24)=2,672∙10^(-23) г. Поскольку молекула состоит из двух атомов, то ее масса равна 2∙2,672∙10^(-23)=5,344∙10^(-23) г.

Можно вычислить массу любой молекулы, зная ее химическую формулу. Вычислим для примера относительную маолекулярную массу молекулы спирта.

Вам понадобится

Таблица Менделеева

Инструкция

Рассмотрите химическую формулу молекулы. Определите, атомы каких химических элементов входят в ее состав.

Формула спирта C2H5OH. В состав молекулы спирта входят 2 атома , 6 атомов водорода и 1 атом кислорода.

Если массу молекулы в граммах, а не в атомных единицах массы, следует вспомнить, что одна атомная единица массы - это масса 1\12 атома углерода. Численно 1 а.е.м. = 1,66*10^-27 кг.

Тогда масса молекулы спирта 46*1,66*10^-27 кг = 7,636*10^-26 кг.

Обратите внимание

В периодической таблице Менделеева химические элементы расположены в порядке возрастания атомной массы. Экспериментальные методы определения молекулярной массы разработаны в основном для растворов веществ и для газов. Также существует метод масспектрометрии. Большое прикладное значение понятие молекулярной массы имеет для полимеров. Полимеры - вещества, состоящие из повторяющихся групп атомов, но количество этих групп неодинаково, так что для полимеров существует понятие средней молекулярной массы. По средней величине молекулярной массы можно говорить о степени полимеризации вещества.

Полезный совет

Молекулярная масса - важная величина для физиков и химиков. Зная молекулярную массу вещества, можно сразу определить плотность газа, узнать молярность вещества в растворе, определить состав и формулу вещества.

Источники:

Молекулярная масса
как рассчитать массу молекулы

Молекулярная масса представляет собой молекулярный вес, который также можно назвать значением массы молекулы. Выражается молекулярная масса в атомных единицах массы. Если разобрать значение молекулярной массы по частям, то получится, что сумма масс всех атомов, входящих в состав молекулы и представляет собой её молекулярную массу . Если говорить о единицах измерения массы, то преимущественно все измерения производятся в граммах.

Инструкция

Само молекулярной массы связано с понятием молекулы. Но нельзя сказать, что это условие можно применить только к таким , где молекула, например, водорода , находится отдельно. Для случаев, когда молекулы не отдельно от остальных, а в тесной взаимосвязи, все вышеперечисленные условия и определения также действительны.

Для начала, чтобы определить массу водорода , вам потребуется -либо , в состав которого водород и из которого его можно будет несложно выделить. Это может быть какой-либо спиртовой раствор или другая смесь, часть компонентов которой при определённых меняет своё состояние и легко освобождает раствор от своего присутствия. Найдите раствор, из которого можно и спарить необходимые или ненужные вещества при помощи нагревания. Это самый лёгкий способ. Теперь определитесь, будете вы испарять вещество, которое вам не нужно или же это будет водород, молекулярную массу которого вы и планируете измерять. Если испарится ненужное вещество - ничего страшного, чтобы оно было не токсично. в случае же испарения искомого вещества, вам необходимо оборудование, что все испарения сохранились в колбе.

После того, как вы отделили от состава всё ненужное, приступайте к измерениям. Для этого вам подойдёт число Авогадро. Именно с его помощью вы сможете вычислить относительную атомную и молекулярную массу водорода . Найдите все необходимые параметры водорода которые присутствуют в любой таблице, определите плотность полученного газа, так как она пригодится для одной из формул. Затем подставьте все полученные результаты и, если необходимо, поменяйте единицу измерения на , о чём уже говорилось выше.

Понятие молекулярной массы наиболее актуально для случаев, когда речь идёт о полимерах. Именно для них важнее вводить понятие средней молекулярной массы, ввиду неоднородности входящих в их состав молекул. Также по средней величине молекулярной массы можно судить о том, насколько высока степень полимеризации того или иного вещества.

Видео по теме

Масса вещества находится при помощи прибора, который называется весы. Можно также рассчитать массу тела, если известно количество вещества и его молярная масса или его плотность и объем. Количество чистого вещества можно находите по его массе или количеству молекул, которое в нем содержится.

Атомы имеют очень маленький размер и очень маленькую массу. Если выражать массу атома какого-нибудь химического элемента в граммах, то это будет число перед которым находится более двадцати нулей после запятой. Поэтому измерять массу атомов в граммах неудобно.

Однако, если принять какую-либо очень малую массу за единицу, то все остальные малые массы можно выражать как отношение к этой единицы. В качестве единицы измерения массы атома была выбрана 1/12 часть массы атома углерода.

1/12 часть массы атома углерода называют атомной единицей массы (а. е. м.).

Относительной атомной массой является величина, равная отношению реальной массы атома конкретного химического элемента к 1/12 реальной массы атома углерода. Это безразмерная величина, так как делятся две массы.

A r = m ат. / (1/12)m угл.

Однако абсолютная атомная масса равна относительной по значению и имеет единицу измерения а.е.м.

То есть относительная атомная масса показывает, во сколько раз масса конкретного атома больше 1/12 атома углерода. Если у атома A r = 12, значит его масса в 12 раз больше 1/12 массы атома углерода, или, другими словами, в нем 12 атомных единиц массы. Такое может быть только у самого углерода (C). У атома водорода (H) A r = 1. Это значит, что его масса равна массе 1/12 части от массы атома углерода. У кислорода (O) относительная атомная масса равна 16 а.е.м. Это значит, что атом кислорода в 16 раз массивнее 1/12 атома углерода, в нем 16 атомных единиц массы.

Самый легкий элемент - это водород. Его масса примерно равна 1 а.е.м. У самых тяжелых атомов масса приближается к 300 а.е.м.

Обычно для каждого химического элемента его значение абсолютной массы атомов, выраженных через а. е. м. округляют.

Значение атомных единиц массы записаны в таблице Менделеева.

Для молекул используется понятие относительной молекулярной массы (M r) . Относительная молекулярная масса показывает, во сколько раз масса молекулы больше 1/12 массы атома углерода. Но поскольку масса молекулы равна сумме масс составляющих ее атомов, то относительную молекулярную массу можно найти, просто сложив относительные массы этих атомом. Например, в молекулу воды (H 2 O) входят два атома водорода с A r = 1 и один атом кислорода с A r = 16. Следовательно, Mr(Н 2 O) = 18.

Ряд веществ имеет немолекулярное строение, например металлы. В таком случае их относительную молекулярную массу считают равной их относительной атомной массе.

В химии важным является величина, которая называется массовая доля химического элемента в молекуле или веществе. Она показывает, какая часть относительной молекулярной массы приходится на данный элемент. Например, в воде на водород приходится 2 доли (так как два атома), а на кислород 16. То есть, если смешать водород массой 1 кг и кислород массой 8 кг, то они прореагируют без остатка. Массовая доля водорода равна 2/18 = 1/9, а массовая доля кислорода 16/18 = 8/9.

§ 6.

^ Абсолютная молекулярная масса – масса молекулы , выраженная в единицах массы: г, кг . Она обозначается m M (Х), где Х – формула вещества. Например, масса молекулы кислорода равна

M M (О 2) = 53,2 · 10 -24 г = 53,2 · 10 -27 кг.

^ О

Тносительная молекулярная масса – это отношение массы молекулы вещества к массы атома изотопа углерода с массовым числом 12(
). Она обозначается Mr(Х), где Х – формула вещества.

Относительная молекулярная масса показывает, во сколько раз масса молекулы больше массы атома углерода. Например, масса молекулы воды m M (H 2 O) = 28,95 · 10 -24 г.

Относительная молекулярная масса молекулы воды Н 2 О равна отношению массы молекулы Н 2 О к величине атомной единицы массы:

Mr(H 2 O) = 18. Масса молекулы воды в 18 раз больше, чем массы атома углерода.

Молекула состоит из атомов.

Относительная молекулярная масса равна сумме относительных атомных масс элементов, входящих в состав молекулы.

Например, относительная молекулярная масса воды равна сумме относительных атомних масс водорода и кислорода:

Ключевые слова и термины

^ Обратите внимание!

1) что равно чему

Относительная молекулярная масса равна сумме относительных атомных масс элементов, входящих в состав молекулы .

Контрольные вопросы

Что называется абсолютной молекулярной массой?
Что называется относительной молекулярной массой?
Что показывает относительная молекулярная масса?
Чему равна относительная молекулярная масса?

Рассчитайте относительные молекулярные массы веществ:

а) H 2 SO 4 ;

Г) Fe 2 (SO 4) 3 ;

Д)Ca 3 (PO 4) 2 ;

И) Al(OH) 3 .

§ 7. Моль. Молярная масса

Вещество характеризуется массой (m), измеряемой в кг (г, мг), объемом (V), измеряемым в м 3 (л, мл), и числом содержащихся в нем частиц. Химики используют для расчетов физическую величину – количество вещества.

^ Количество вещества – это число структурных частиц (молекул, атомов, ионов и других) данного вещества .

Количество вещества обозначается (Х) (υ – читаем «ню»), или n(Х) (n – читаем «эн»), где Х – формула частицы.

Единицей измерения количества вещества является моль.

^ Моль – количество вещества, которое содержит столько частиц (атомов, молекул и других частиц), сколько содержится атомов в углероде массой 12 г .

Рассчитаем, сколько атомов углерода содержится в углероде массой 12 г. Для этого разделим массу 12 г на массу одного атома углерода, равную 19,93 · 10 -24 г.

12 г/моль: 19,93 · 10 -24 г = 6,02 · 10 23 1/моль.

Число 6,02 · 10 23 моль -1 называют постоянной Авогадро и обозначают N A . Постоянная Авогадро N A показывает число структурных частиц в 1 моль вещества.

^ Моль – это количество вещества, которое содержит 6,02 · 10 23 структурных частиц (атомов, молекул, ионов или других).

Рисунок 4

1 моль воды Н 2 О содержит 6,02 · 10 23 молекул воды;

1 моль молекул кислорода О 2 содержит 6,02 · 10 23 молекул кислорода О 2 ;

1 моль ионов SO 4 2- содержит 6,02 · 10 23 ионов SO 4 2- ;

1 моль атомов углерода С содержит 6,02 · 10 23 атомов углерода;

1 моль молекул СО 2 содержит 6,02 · 10 23 молекул СО 2 (рис. 5)

О 2 СО 2

О 2 О 2 СО 2 СО 2

Рисунок 5

Масса 1 моль, или 6,02 · 10 23 молекул, называется молярной массой вещества , масса 6,02 · 10 23 атомов – молярной массой элемента, масса 6,02 · 10 23 ионов – молярной массой ионов .

Молярная масса – это отношение массы вещества m(X) к его количеству υ(Х).

Масса вещества m измеряется в килограммах (или граммах), количество вещества υ измеряется в молях. Молярная масса вещества М выражается в килограммах на моль (кг/моль) или в граммах на моль (г/моль).

Молярная масса атомов численно равна относительной атомной массе элемента, а молярная масса молекул – относительной молекулярной массе вещества (табл. 5).

Например:

масса 1 моль атомов углерода равна 12 г/моль;

молярная масса NaOH равна 40 г/моль;

масса 1 моль атомов железа равна 56 г/моль

Рисунок 6

Таблица 5 - Числовое значение молярных масс некоторых веществ

^ Количество вещества (υ(Х), n(Х)) можно рассчитать, если известны масса вещества и его молярная масса .

Пример1. Какое количество вещества содержится в 54 г воды?

M
Решение:

М(Н) = 1 г/моль, М(О) = 16 г/моль,

М(Н 2 О) = 1 · 2 + 16 = 18 г/моль,

.
(Н 2 О) = 54 г

υ( Н 2 О) = ?

Ответ: Вода массой 54 г содержит 3 моль воды.

Массу вещества рассчитывают, если известны количество и его молярная масса.

Пример 2. Определить массу 5 моль KI

Д
Решение:

1) М(К) = 39 г/моль, М(I) = 127 г/моль,

М(KI) = 39 + 127 = 166 г/моль;

2) m(KI) = υ(KI) · М(KI) = 5 моль · 166 г/моль = 830 г.
ано:

Ответ: Масса 5 моль KI равна 830 г.

^ Массу одного атома или одной молекулы вещества можно рассчитать, разделив его молярную массу на число Авогадро.

Пример 3. Чему равна масса молекулы хлора Cl 2 ?

Д
Решение:

М(Cl) = 35,5 г/моль, М(Cl 2) = 2 · 35,5 = 71 г/моль;

2) m М (Cl 2) =

N A = 6,02 · 10 23 моль -1

m М (Cl 2) = ?

Ответ: Масса молекулы хлора равна 11,79 · 10 -23 г.

Число (количество) структурных частиц N(X) данного вещества рассчитывается по формуле

Пример 4. Сколько молекул содержится в 0,3 моль азота?

Д
Решение:

N A = 6,02 · 10 23 моль -1 ,

N(N 2) = υ(N 2) · N A = 0,3 моль · 6,02 · 10 23 моль -1 = 1,8 · 10 23 .
ано:

υ(N 2) = 0,3 моль

Ответ: В 0,3 моль азота содержится 1,8 · 10 23 молекул.

Пример 5. Сколько атомов азота содержится в 0,3 моль азота?

Д
Решение:

N(N) = υ(N) · N A .

1 моль молекул N 2 содержит 2 моль атомов азота N, отсюда

υ(N) = 2υ(N 2) = 2 · 0,3 моль = 0,6 моль.

N(N) = 0,6 моль · 6,02 · 10 23 моль -1 = 36,12 · 10 22 .
ано:

υ(N 2) = 0,3 моль

Ответ: В 0,3 моль азота содержится 36,12 · 10 22 атомов азота.

Пример 6. Какая масса аммиака NH 3 содержит столько молекул, сколько их содержится в воде Н 2 О массой 54 г?

Д
Решение:

1) М(H 2 O) = 18 г/моль, М(NH 3) = 17 г/моль;

2)
;

3) υ(NH 3) = υ(H 2 O) = 3 моль;

4) m(NH 3) = υ(NH 3) · М(NH 3) = 3 моль · 17 г/моль = 51 г.
ано:

m(H 2 O) = 54г

υ(NH 3) = υ(H 2 O)

Ответ: Аммиак массой 51 г содержит столько молекул, сколько их содержится в воде массой 54 г.

Ключевые слова и термины

Русские	Английские	Французские	Арабские
измерять	to measure	mesurer	يقيس
Ион	ion	ion	أيون
количество	quantity	quantite	كمية
Моль	mole	mole	مول
постоянная	constant	constant	ثابت؛دائم؛مستمر
разделить	to divide	diviser, separer	يقسم
формула химическая	chemical formula	formule chimique	قانون؛
число	number	nombre	رقم ؛عدد

^ Обратите внимание!

1) что содержит что

Моль содержит 6,02 · 10 23 частиц.

2) столько…, сколько

Моль содержит столько частиц, сколько содержится атомов в углероде массой 12 г.

3) что выражается в чем

Молярная масса вещества выражается в граммах на моль (г/моль).

Контрольные вопросы

Что такое количество вещества?
В каких единицах выражают количество вещества?
Что такое моль?
Что показывает постоянная Авогадро?
Что называется молярной массой? В каких единицах выражают молярную массу?
Как рассчитывается: а) молярная масса; б) количество вещества;

в) масса вещества; г) масса молекулы, атома; д) количество атомов,

Молекул?

Задания для самостоятельной работы

1. Рассчитайте молярные массы веществ: а)I 2 , б) O 3 , в) P 2 O 5 , г) HCl,

Д) Cl 2 , е) H 3 PO 4 , ж) NH 4 NO 3 , з) Mg(NO 3) 2 .

2. Какое количество вещества содержится: а) в серной кислоте H 2 SO 4

Массой 9,8 г; б) в КОН массой 11,2 г; в) в железе массой 0,56 г?

3. Рассчитайте массу: а) молекулярного водорода Н 2 количеством

Вещества 2 моль; б) атомарного кислорода количеством вещества

3 моль; в) воды количеством вещества 0,3 моль.

4. Рассчитайте массу молекул: а) О 3 , б) О 2 , в) H 2 SO 4 .

5. Сколько молекул содержится: а) в аммиаке NH 3 массой 3,4 г; б) в

Водороде Н 2 массой 4 г; в) в серной кислоте H 2 SO 4 массой 49 г?

6. Сколько атомов всех элементов содержится: а) в аммиаке NH 3

Массой 3,4 г; б) в водороде Н 2 массой 4 г; в) в серной кислоте H 2 SO 4

Массой 49 г?

7. Какая масса хлороводорода HCl содержит столько молекул, сколько

Их в воде массой 49 г?

8. Какая масса водорода Н 2 содержит столько атомов, сколько их в

Сере S массой 6,4 г?

§ 8. Химические формулы. Массовая доля вещества.

Расчеты по химическим формулам

Состав вещества выражают с помощью химических формул.

^ Химическая формула – это условная запись состава вещества с помощью химических символов и (если нужно) индексов.

Читаем: «пять-аш-два-о».

Обозначает: пять молекул воды.

индекс (показывает количество атомов данного элемента в молекуле)

коэффициент (показывает количество молекул)

Химическая формула показывает:

Качественный состав (из каких элементов состоит вещество);
Количественный состав (сколько атомов каждого элемента входит в состав молекулы);
Одну молекулу вещества .

Например, формула H 2 SO 4 (аш-два-эс-о-четыре) показывает:

молекула серной кислоты состоит из атомов водорода, серы и кислорода;
молекула содержит два атома водорода, один атом серы и четыре атома кислорода;
одну молекулу серной кислоты;
H 2 SO 4 – это сложное вещество, потому что состоит из атомов разных химических элементов.

Формула О 3 (о-три) показывает:

молекула озона состоит из атомов кислорода;
в состав молекулы входят три атома кислорода;
одну молекулу озона;
О 3 – это простое вещество, потому что состоит из атомов одного элемента.

По химической формуле можно вычислить :

относительную молекулярную массу вещества;
массовую долю каждого элемента в веществе (в долях единицы или в процентах).

Массовая доля вещества – это отношение массы данного вещества в системе к массе всей системы .

где ω(Х) (ω – читаем «омега») – массовая доля вещества Х; m(Х) – масса вещества Х; m – масса всей системы.

^ Массовая доля элемента – это отношение суммарной атомной массы элемента к относительной молекулярной массе .

где n – число атомов элемента; Ar – относительная атомная масса элемента;

Mr – относительная молекулярная масса.

Массовая доля выражается в долях единицы или в процентах.

Пример 1. Вычислите относительную молекулярную массу карбоната кальция СаСО 3 . Определите массовую долю каждого элемента в СаСО 3 .

Д
Решение:

Ar(Ca) = 40, Ar(O) = 16, Ar(С) = 12

Mr(CaCO 3) = 40 + 12 + 3 · 16 =100

ано:

ω
или 40 %;
(Са) = ?

или 12 %;

или 48 %.

Ответ: Mr(CaCO 3) = 100; массовая доля кальция 0,4; углерода – 0,12;

Кислорода – 0,48.

Ключевые слова и термины

Русские	Английские	Французские	Арабские
вычислить	to calculate	calculer	يحسب؛يعد
Доля	part, portion	part, partie	جزء
качественный	qualitative	qualificatif	نوعي؛ذو علاقة بالنوع
количественный	quantitative	quantitatif	كمي؛مقداري
массовый	mass	masse	كتلي
определение	definition	definition	تعريف؛تحديد
процентный	percentage	pourcentage	نسبة مئوية
система	system	systeme	نظام
формула	formula	formule	قانون؛

^ Обратите внимание!

1) что выражают (изображают) с помощью чего

Состав вещества изображают с помощью химических

формул .

2) что показывает что

Химическая формула показывает состав молекулы .

3) что содержит что

Молекула содержит два атома водорода, один атом серы и

четыре атома кислорода.

4) в состав чего входит что

В состав молекулы входят три атома кислорода.

5) по чему (дательный падеж) можно + инфинитив + что

По химической формуле можно вычислить относительную

молекулярную массу.

Контрольные вопросы

Что называется химической формулой?
Что показывает: а) химическая формула; б) индекс;

в) коэффициент?

Что такое массовая доля?

Задания для самостоятельной работы

1. Напишите формулы:

Натрий – два – о

Калий – два – эс

Аш – эн – о – три

Аш – два – эс – о – четыре

Алюминий – два – эс – о – четыре – трижды

Ферум – о – аш – трижды

Цинк – о – аш – дважды

Марганец – о

2. Прочитайте и запишите название формул:

P 2 O 5

BaSO 4

3. Напишите формулы веществ, в которых содержится: а) один атом

Серы и три атома кислорода; б) два атома натрия и один атом серы;

В) два атома водорода, один атом серы и три атома кислорода;

Г) один атом свинца, два атома азота и шесть атомов кислорода;

Д) один атом кальция и два атома хлора.

4. Обозначьте химическими символами или формулами: а) два атома

Серы; б) три атома азота; в) семь молекул воды; г) один атом хлора;

Д) пять атомов меди; е) три молекулы серной кислоты.

5. Вычислите относительные молекулярные массы веществ: а) H 3 AsO 4 ;

Б) MgCl 2 ; в) Fe 2 (SO 4) 3 ; г) Al 2 O 3 ; д) Ca 3 (PO 4) 2 . Определите массовую

Долю каждого элемента в этих веществах.

Атомной массой называется сумма масс всех протонов, нейтронов и электронов, из которых состоит тот или иной атом или молекула. По сравнению с протонами и нейтронами масса электронов очень мала, поэтому она не учитывается в расчетах. Хотя это и некорректно с формальной точки зрения, нередко данный термин используется для обозначения средней атомной массы всех изотопов элемента. На самом деле это относительная атомная масса, называемая также атомным весом элемента. Атомный вес – это среднее значение атомных масс всех изотопов элемента, встречающихся в природе. Химики должны различать эти два типа атомной массы при выполнении своей работы – неправильное значение атомной массы может, к примеру, привести к неправильному результату для выхода продукта реакции.

Шаги

Нахождение атомной массы по периодической таблице элементов

Изучите как записывается атомная масса. Атомная масса, то есть масса данного атома или молекулы, может быть выражена в стандартных единицах системы СИ – граммах, килограммах и так далее. Однако в связи с тем, что атомные массы, выраженные в этих единицах, чрезвычайно малы, их часто записывают в унифицированных атомных единицах массы, или сокращенно а.е.м. – атомные единицы массы. Одна атомная единица массы равна 1/12 массы стандартного изотопа углерод-12.

Атомная единица массы характеризует массу одного моля данного элемента в граммах . Эта величина очень полезна при практических расчетах, поскольку с ее помощью можно легко перевести массу заданного количества атомов или молекул данного вещества в моли, и наоборот.

Найдите атомную массу в периодической таблице Менделеева. В большинстве стандартных таблиц Менделеева содержатся атомные массы (атомные веса) каждого элемента. Как правило, они приведены в виде числа в нижней части ячейки с элементом, под буквами, обозначающими химический элемент. Обычно это не целое число, а десятичная дробь.

Помните о том, что в периодической таблице приведены средние атомные массы элементов. Как было отмечено ранее, относительные атомные массы, указанные для каждого элемента в периодической системе, являются средними значениями масс всех изотопов атома. Это среднее значение ценно для многих практических целей: к примеру, оно используется при расчете молярной массы молекул, состоящих из нескольких атомов. Однако когда вы имеете дело с отдельными атомами, этого значения, как правило, бывает недостаточно.
- Поскольку средняя атомная масса представляет собой усредненное значение для нескольких изотопов, величина, указанная в таблице Менделеева не является точным значением атомной массы любого единичного атома.
- Атомные массы отдельных атомов необходимо рассчитывать с учетом точного числа протонов и нейтронов в единичном атоме.

Расчет атомной массы отдельного атома

Найдите атомный номер данного элемента или его изотопа. Атомный номер – это количество протонов в атомах элемента, оно никогда не изменяется. Например, все атомы водорода, причем только они, имеют один протон. Атомный номер натрия равен 11, поскольку в его ядре одиннадцать протонов, тогда как атомный номер кислорода составляет восемь, так как в его ядре восемь протонов. Вы можете найти атомный номер любого элемента в периодической таблице Менделеева – практически во всех ее стандартных вариантах этот номер указан над буквенным обозначением химического элемента. Атомный номер всегда является положительным целым числом.
- Предположим, нас интересует атом углерода. В атомах углерода всегда шесть протонов, поэтому мы знаем, что его атомный номер равен 6. Кроме того, мы видим, что в периодической системе, в верхней части ячейки с углеродом (C) находится цифра "6", указывающая на то, что атомный номер углерода равен шести.
- Обратите внимание, что атомный номер элемента не связан однозначно с его относительной атомной массой в периодической системе. Хотя, особенно для элементов в верхней части таблицы, может показаться, что атомная масса элемента вдвое больше его атомного номера, она никогда не рассчитывается умножением атомного номера на два.
Найдите число нейтронов в ядре. Количество нейтронов может быть различным для разных атомов одного и того же элемента. Когда два атома одного элемента с одинаковым количеством протонов имеют разное количество нейтронов, они являются разными изотопами этого элемента. В отличие от количества протонов, которое никогда не меняется, число нейтронов в атомах определенного элемента может зачастую меняться, поэтому средняя атомная масса элемента записывается в виде десятичной дроби со значением, лежащим между двумя соседними целыми числами.

Сложите количество протонов и нейтронов. Это и будет атомной массой данного атома. Не обращайте внимания на количество электронов, которые окружают ядро – их суммарная масса чрезвычайно мала, поэтому они практически не влияют на ваши расчеты.

Вычисление относительной атомной массы (атомного веса) элемента

Определите, какие изотопы содержатся в образце. Химики часто определяют соотношение изотопов в конкретном образце с помощью специального прибора под названием масс-спектрометр. Однако при обучении эти данные будут предоставлены вам в условиях заданий, контрольных и так далее в виде значений, взятых из научной литературы.
- В нашем случае допустим, что мы имеем дело с двумя изотопами: углеродом-12 и углеродом-13.
Определите относительное содержание каждого изотопа в образце. Для каждого элемента различные изотопы встречаются в разных соотношениях. Эти соотношения почти всегда выражают в процентах. Некоторые изотопы встречаются очень часто, тогда как другие очень редки – временами настолько, что их с трудом можно обнаружить. Эти величины можно определить с помощью масс-спектрометрии или найти в справочнике.
- Допустим, что концентрация углерода-12 равна 99%, а углерода-13 – 1%. Другие изотопы углерода действительно существуют, но в количествах настолько малых, что в данном случае ими можно пренебречь.
Умножьте атомную массу каждого изотопа на его концентрацию в образце. Умножьте атомную массу каждого изотопа на его процентное содержание (выраженное в виде десятичной дроби). Чтобы перевести проценты в десятичную дробь, просто разделите их на 100. Полученные концентрации в сумме всегда должны давать 1.
- Наш образец содержит углерод-12 и углерод-13. Если углерод-12 составляет 99% образца, а углерод-13 – 1%, то необходимо умножить 12 (атомная масса углерода-12) на 0,99 и 13 (атомная масса углерода-13) на 0,01.
- В справочниках даются процентные соотношения, основанные на известных количествах всех изотопов того или иного элемента. Большинство учебников по химии содержат эту информацию в виде таблицы в конце книги. Для изучаемого образца относительные концентрации изотопов можно также определить с помощью масс-спектрометра.
Сложите полученные результаты. Просуммируйте результаты умножения, которые вы получили в предыдущем шаге. В результате этой операции вы найдете относительную атомную массу вашего элемента – среднее значение атомных масс изотопов рассматриваемого элемента. Когда рассматривается элемент в целом, а не конкретный изотоп данного элемента, используется именно эта величина.
- В нашем примере 12 x 0,99 = 11,88 для углерода-12, и 13 x 0,01 = 0,13 для углерода-13. Относительная атомная масса в нашем случае составляет 11,88 + 0,13 = 12,01 .

Некоторые изотопы менее стабильны, чем другие: они распадаются на атомы элементов с меньшим количеством протонов и нейтронов в ядре с выделением частиц, входящих в состав атомного ядра. Такие изотопы называют радиоактивными.