Меню

Выбери единицу измерения относительной атомной массы



Урок 2. Относительная атомная масса химических элементов

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:

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 ).

Читайте также:  Фазометры для измерения коэффициента мощности

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:

  1. Атомная единица массы представляет собой 1/12 часть массы атома углерода.
  2. Относительная атомная масса химического элемента равна отношению массы его атома к 1/12 части массы атома углерода.
  3. 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.

Источник

Формула атомной массы

Определение и формула атомной массы

Массы атомов и молекул очень малы, поэтому в качестве единицы измерения удобно выбрать массу одного из атомов и выражать массы остальных атомов относительно нее. Именно так и поступал основоположник атомной теории Дальтон, который составил таблицу атомных масс, приняв массу атома водорода за единицу.

До 1961 года в физике за атомную единицу массы (а.е.м. сокращенно) принимали 1/16 массы атома кислорода 16 О, а в химии – 1/16 средней атомной массы природного кислорода, который является смесью трех изотопов. Химическая единица массы была на 0,03% больше, чем физическая.

В настоящее время за в физике и химии принята единая система измерения. В качестве стандартной единицы атомной массы выбрана 1/12 часть массы атома углерода 12 С.

1 а.е.м. = 1/12 m( 12 С) = 1,66057×10 -27 кг = 1,66057×10 -24 г.

При расчете относительной атомной массы учитывается распространенность изотопов элементов в земной коре. Например, хлор имеет два изотопа 35 Сl (75,5%) и 37 Сl (24,5%).Относительная атомная масса хлора равна:

Ar(Cl) = (0,755×m( 35 Сl) + 0,245×m( 37 Сl)) / (1/12×m( 12 С) = 35,5.

Из определения относительной атомной массы следует, что средняя абсолютная масса атома равна относительной атомной массе, умноженной на а.е.м.:

m(Cl) = 35,5 ×1,66057×10 -24 = 5,89×10 -23 г.

Примеры решения задач

Задание В каком из указанных веществ массовая доля элемента кислорода больше: а) в оксиде цинка (ZnO); б) в оксиде магния (MgO)?
Решение Массовая доля элемента Х в молекуле состава НХ рассчитывается по следующей формуле:

ω (Х) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%.

Рассчитаем массовую долю каждого элемента кислорода в каждом из предложенных соединений (значения относительных атомных масс, взятых из Периодической таблицы Д.И. Менделеева округлим до целых чисел).

Найдем молекулярную массу оксида цинка:

Mr (ZnO) = Ar(Zn) + Ar(O);

Mr (ZnO) = 65+ 16 = 81.

Известно, что M = Mr, значит M(ZnO) = 81 г/моль. Тогда массовая доля кислорода в оксиде цинка будет равна:

ω (O) = Ar (O) / M (ZnO) × 100%;

ω (O) = 16 / 81 × 100% = 19,75%.

Найдем молекулярную массу оксида магния:

Mr (MgO) = Ar(Mg) + Ar(O);

Mr (MgO) = 24+ 16 = 40.

Известно, что M = Mr, значит M(MgO) = 60 г/моль. Тогда массовая доля кислорода в оксиде магния будет равна:

ω (O) = Ar (O) / M (MgO) × 100%;

ω (O) = 16 / 40 × 100% = 40%.

Таким образом, массовая доля кислорода больше в оксиде магния, поскольку 40 > 19,75.

Ответ Массовая доля кислорода больше в оксиде магния.
Задание В каком из указанных соединений массовая доля металла больше: а) в оксиде алюминия (Al2O3); б) в оксиде железа (Fe2O3)?
Решение Массовая доля элемента Х в молекуле состава НХ рассчитывается по следующей формуле:

ω (Х) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%.

Рассчитаем массовую долю каждого элемента кислорода в каждом из предложенных соединений (значения относительных атомных масс, взятых из Периодической таблицы Д.И. Менделеева округлим до целых чисел).

Найдем молекулярную массу оксида алюминия:

Mr (Al2O3) = 2×27 + 3×16 = 54 + 48 = 102.

Известно, что M = Mr, значит M(Al2O3) = 102 г/моль. Тогда массовая доля алюминия в оксиде будет равна:

ω (Al) = 2×27 / 102 × 100% = 54 / 102 × 100% = 52,94%.

Найдем молекулярную массу оксида железа (III):

Mr (Fe2O3) = 2×56+ 3×16 = 112 + 48 = 160.

Известно, что M = Mr, значит M(Fe2O3) = 160 г/моль. Тогда массовая доля железа в оксиде будет равна:

ω (O) = 3×16 / 160 × 100% = 48 / 160× 100% = 30%.

Таким образом, массовая доля металла больше в оксиде алюминия, поскольку 52,94 > 30.

Ответ Массовая доля металла больше в оксиде алюминия.

Копирование материалов с сайта возможно только с разрешения
администрации портала и при наличие активной ссылки на источник.

Источник

Относительная атомная и молекулярная масса

Одной из важнейших характеристик любой молекулы и любого атома является его масса. В химии ее принято измерять не в килограммах, а с помощью так называемой а. е. м. – атомной единицы массы.

Как определить массу молекулы?

Хотя идеи о том, что все вещества состоят из мельчайших частиц, то есть атомов, высказывались ещё Демокритом в Античности, доказать подобные гипотезы было невозможно. Однако в начале XIX в. произошел научный прорыв. Джон Дальтон открыл сразу три важных закона:

  • закон кратных отношений;
  • закон парциальных давлений;
  • закон растворимости газов в жидкостях.

Объяснить открытые закономерности можно было только с помощью гипотезы об атомной строении вещества. Эти же законы позволяли Дальтону сравнивать массы атомов и молекул между собой. Ученый принял массу атома водорода за единицу (так как он оказался самым легким атомом), и через нее (то есть через водородную единицу) в 1803 г. выразил массы многих других атомов и молекул. Впрочем, оказалось, что значительная часть вычислений была проведена с ошибками.

На тот момент для определения масс атомов чаще всего использовались реакции образования оксидов, то есть кислородных соединений. По этой причине в ходе опытов фактически в качестве единицы измерения использовалась масса не атома водорода, а атома кислорода. Изначально грубые расчеты показывали, что кислородный атом в 16 раз тяжелее водородного атома, то есть его масса, по системе Дальтона, составляла 16 единиц. Однако потом выяснилось, что всё же атом кислорода тяжелее только в 15,874 раза. Эти данные потребовали пересчета всех атомных масс. Но химики поступили проще – они договорились, что теперь масса кислородного атома принимается в точности равной 16 атомным единицам. Так возникла новая, кислородная единицы атомного веса. В результате пересчитывать пришлось лишь массу водорода – она теперь составляла не единицу, а 16:15,874≈ 1,0079 атомных единиц.

Уже в начале XX в. выяснилось, что в природе могут существовать изотопы – разные по массе атомы одного и того же элемента. В частности, в природе встречается три различных стабильных изотопов кислорода (и ещё 10 – нестабильных). Встал вопрос – масса какого из этих изотопов будет приниматься за единицу? Физики стали использовать массу изотопа кислород-16, а химики – среднюю массу всех изотопов (с учетом их распространенности в природном кислороде). Возникли разночтения, которые были решены лишь в 1960-1961 г. Тогда была принята договоренность, что масса изотопа углерода-12 принимается равной 12 атомным единицам массы (а. е. м.). Таким образом появилась углеродная единица.

Молярная масса

Помимо молекулярной массы существует ещё и молярная масса. Она показывает, сколько грамм весит один моль вещества. Фактически молярная масса совпадает со значением молекулярной массы, но измеряется она в других величинах – в г/моль. Например, если атомная масса углерода-12 равна 12 а. е. м., то его молярная масса составит 12 г/моль.

Какова масса одной а. е. м.?

С помощью атомных масс удобно сравнивать друг с другом массы молекул атомов и соединений. Например, если молекула воды весит 18 а. е. м., в молекула углекислого газа – 44 а. е. м., то это значит, что молекула СО2 тяжелее молекулы воды в 44/18 ≈2,444 раза. Но как определить массу атомов и молекул в привычных для нас килограммах?

Это можно сделать, вычислив число Авогадро, которое показывает, сколько молекул содержится в 1 моле вещества. Первые оценки числа Авогадро были проведены лишь в 1865 г., но тогда ученые ошиблись в 15 раз, через 8 лет ошибка уменьшилась в 10 раз. Сегодняшние измерения показывают, что один атом водорода весит всего лишь 1,66•10 –27 кг.

Подведение итогов

Для определения массы атомов и молекул используется а. е. м. – атомная единица массы. Она составляет 1/12 от массы атома изотопа углерода 12 и примерно равна 1,66•10 –27 кг.

Источник

Выбери единицу измерения относительной атомной массы

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».

Источник

Молекулярная физика. Атомная единица массы. Атомная масса.

Атомная единица массы.

Атомная единица массы (а.е.м.) — единица массы, равная 1/12 массы атома изотопа углеро­да 12 С:

Чтобы перевести значение массы атомов или молекул, выраженной в а.е.м., т. е. относительную молекулярную (или атомную) массу вещества Mr, в единицу массы СИ (кг), пользуются фор­мулой:

.

Атомная масса (относительная молекулярная масса) .

Относительная молекулярная масса (атомная масса) — относительное значение массы молекулы (атома), выраженное в атомных единицах массы:

,

где Mr — относительная молекулярная (атомная) масса; m — масса молекулы (атома), выра­женная в единицах СИ (кг); m — масса молекулы изотопа углерода 12 С, выраженная в тех же единицах, что и m.

.

Атомная масса была взята Д. И. Менделеевым за основную характеристику элемента при открытии им периодической системы элементов. Атомная масса — дробная величина, в отличие от массового числа — количества нуклонов в атоме.

Относительная молекулярная масса вещества складывается из относительных атомных масс (а.м.) входящих в молекулу элементов.

Атомные массы всех химических элементов точно измерены.

Источник

Сравнить или измерить © 2021
Внимание! Информация, опубликованная на сайте, носит исключительно ознакомительный характер и не является рекомендацией к применению.

Понравился сайт? Расскажи друзьям!