Атомна маса за изчисляване. Химически формули
Една от основните характеристики на всеки химичен елемент е негов относителен атомна маса.
(Атомната единица на масата е 1/12 маса въглероден атом, чиято маса е равна на 12 или. Е. m.1,66 10 24 Г.
Сравнявайки масите на атомите на елементите с един AE.M. Намерени са числените стойности на относителната атомна маса (AG).
Относителната атомна маса на елемента показва колко пъти масата на нейния атом е по-голяма от 1/12 маса на въглеродния атом.
Например, за кислород AG (0) \u003d 15.9994 и за водород AG (h) \u003d 1.0079.
За молекули на прост и сложни вещества Определи относително молекулно тегло което е числено равно на сумата на атомните маси от всички атоми, които са част от молекулата. Например, молекулното тегло на водата H2 за
Mg (H2O) \u003d 2 1,0079 + 1 15,9994 \u003d 18,0153.
Акт на avogadro.
В химията, заедно с единиците с маса и обем, се използва единицата на количеството на дадено вещество, наречено молитва.
! Къртица (в.) - единица за измерване на вещество, съдържащо толкова много структурни единици (молекули, атоми, йони), колко атоми се съдържат в 0.012 kg (12 g) въглероден изотоп "С".
Това означава, че 1 mol от всяко вещество съдържа същия брой структурни единици, равни на 6,02 10 23 . Тази стойност се нарича Постоянно Avogadro. (Обозначаване Н.НО, Размер 1 / mol).
Италианският учен Amadeo avogadro през 1811 г. предложи хипотеза, която по-късно е потвърдена от опитни данни и впоследствие е посочена след това Заявление avogadro. Той обърна внимание на факта, че всички газове са еднакво компресирани (закона на Бойл-мариот) и имат същите коефициенти на топло разширяване (закон на гей-лорсак). В това отношение той предложи:
при равни обеми на различни газове, които са при същите условия, съдържат същия брой молекули.
При същите условия (обикновено споменатите нормални условия: абсолютното налягане е 1013 милибар и температурата от 0 ° С) разстоянието между молекулите във всички газове е същото, а обемът на молекулите е незначителен. Като се има предвид всичко по-горе, можете да направите предположение:
Ако при същите условия се съдържат равни обеми газовесъщият брой молекули, след това масите, съдържащи същия брой молекули, трябва да имат едни и същи томове.
С други думи,
При същите условия, 1 mol всеки газ отнема същия обем. При норални условия 1 mol всеки газ заема обема в.равен на 22.4 литра. Този обем се наричамоларен газ (измерение l / mol или m³ / къртица).
Точната стойност на моларния обем на газа при нормални условия (налягане 1013 милибар и температурата на 0 ° C) е 22,4135 ± 0.0006 l / mol. При стандартни условия (t. \u003d + 15 ° C, налягане \u003d 1013 mbar) 1 mol газ заема 23,6451 l и когаt.\u003d + 20 ° C и налягане 1013 mbar 1 mol заема около 24.2 литра.
При цифровия експресия, моларната маса съвпада с масите на атомите и молекулите (в a. Е. М.) и с относителни атомни и молекулни тегла.
Следователно, 1 mol от всяко вещество има такава маса в грамове, която е числено равна на молекулното тегло на това вещество, изразено в атомни единици на масата.
Например, m (O2) \u003d 16 A. д. 2 \u003d 32 a. д. m. Така 1 mol кислород съответства на 32 g. Гъстотата на газа, измерена при същите условия, принадлежи като техните моларни маси. Тъй като при транспортирането на втечнени газове върху газови носители, основната цел на практическите задачи е молекулни вещества (течности, двойки, газове) и основните стойности ще бъдат моларната маса. М. (g / mol), количеството вещество в. мола и тегло t. Вещества в грамове или килограми.
Знаейки химическата формула на газ, можете да решите някои практически задачи, възникнали по време на транспортирането на втечнени газове.
Пример 1. Има 22 тона втечнен етилен в резервоара DEC (От2 Н.4 ). Необходимо е да се определи дали е достатъчно на борда, за да се взривят три товарни резервоара с обем от 5000 m 3 всеки, ако след прочистване, температурата на резервоарите ще бъде 0 ° С и налягането на 1013 милибар .
1. Определете молекулното тегло на етилен:
M \u003d 2 12,011 + 4 1,0079 \u003d 28.054 g / mol.
2. Изчислете плътността на етиленовите пари при нормални условия:
ρ \u003d m / v \u003d 28.054: 22.4 \u003d 1.232 g / l.
3. Намерете обема на товарните пари при нормални условия:
22 ∙ 10 6: 1,252 \u003d 27544 m 3.
Общият обем на товарните танкове е 15 000 м 3. Следователно има достатъчно товар на борда, за да се взривят всички товарни танкове с етиленови двойки.
Пример 2.. Необходимо е да се определи колко пропан (От3 Н.8 ) Ще бъде необходимо да се изчистят резервоарите за товарни превози с общ капацитет 8000 m 3, ако температурата на резервоарите е + 15 ° С и налягането на изпарените пари в резервоара след края не е надвишено 1013 милибар.
1. Определете моларната маса на пропан От3 Н.8
М. = 3 12,011 + 8 1,0079 = 44.1 g / mol.
2. Определете плътността на парата на пропанът след прочистване на резервоарите:
ρ \u003d m: v \u003d 44.1: 23,641 \u003d 1.865 kg / m 3.
3. Познаване на плътността на изпаренията и обема, ние определяме общото количество пропан, необходим за прочистване на резервоара:
m \u003d ρ v \u003d 1,865 8000 \u003d 14920 kg ≈ 15 тона.
За измерване на масата на атома се използва относителната атомна маса, която се изразява в атомни единици на масата (или. Е. М.). Относителното молекулно тегло се състои от относителни атомни маси от вещества.
Концепции
За осъзнаване, каква относителна атомна маса в химията трябва да се разбира, че абсолютната маса на атома е твърде малка, за да я изрази в грамове и още повече в килограми. Ето защо, в съвременната химия за атомната единица на масата (a. Е. М.) взет 1/12 част от масата на въглерода. Относителната атомна маса е равна на съотношението на абсолютната маса до 1/12 абсолютна маса въглерод. С други думи, относителната маса отразява, колко пъти масата на атома на дадено вещество надвишава 1/12 маса на въглеродния атом. Например, относителната маса на азота - 14, т.е. Азотният атом съдържа 14 а. д. или 14 пъти повече от 1/12 част от въглеродния атом.
Фиг. 1. Атоми и молекули.
Сред всички елементи на водород е най-лесният, масата му е 1 единица. Най-големите атоми имат маса от 300 а. Яжте.
Молекулното тегло е стойност, показваща колко пъти масата на молекулата надвишава 1/12 част от масата на въглерода. Също изразени в a. д. m. Масата на молекулата е изработена от маса от атоми, така че да се изчисли относителното молекулно тегло е необходимо да се добавят стойностите на масите на атомите на веществото. Например, относителното молекулно тегло на водата е 18. Тази стойност се състои от относителни атомни маси от двата водородни атома (2) и един кислороден атом (16).
Фиг. 2. Въглерод в периодичната таблица.
Както може да се види, тези две концепции имат няколко общи характеристики:
- относителна атомна I. молекулно тегло Вещества - безразмерни стойности;
- относителната атомна маса има обозначението R, молекулярно-т R;
- единицата за измерване е еднаква и в двата случая - a. Яжте.
Моларното и молекулното тегло съвпада числено, но се различават по размер. Моларната маса е съотношението на масата на материята до броя на белите. Тя отразява масата на една молитва, която равен на броя Avogadro, т.е. 6.02 ⋅ 10 23. Например, 1 мол вода тежи 18 g / mol, и m R (Н20) \u003d 18 А. д. m. (по-тежък от 18 пъти атомна единица на маса).
Как да изчислим
За да се изразява относителната атомна маса на математически, трябва да се определи, че 1/2 от въглеродния или една атомна единица маса е равна на 1.66⋅10 -24. Следователно формулата на относителната атомна маса е както следва:
R (x) \u003d m a (x) / 1,66⋅10 -24,
където m a е абсолютната атомна маса на веществото.
Относителна атомна маса химически елементи Тя е включена в периодичната таблица на Менделеев, така че не е необходимо да се изчислява независимо при решаването на проблеми. Относителните атомни маси се закръгляват до цяло. Изключението е хлор. Масата на атомите му е равна на 35.5.
Трябва да се отбележи, че при изчисляване на относителната атомна маса на елементите с изотопи, средната им стойност се взема предвид. Атомната маса в този случай се изчислява, както следва: \\ t
A r \u003d σa r, i n i,
където R, i е относителна атомна маса на изотопите, n i е съдържанието на изотопите в естествените смеси.
Например, кислородът има три изотопа - 16 O, 17O, 18 О. Техната относителна маса е равна на 15.995, 16.9999, 17.9999 г. и тяхното съдържание в естествените смеси е съответно 99.759%, 0,037%, 0.204%. Споделяне на интерес за 100 и заместване на ценностите, получаваме:
A R \u003d 15.995 ∙ 0.99759 + 16,9999 ∙ 0.00037 + 17,9999 ∙ 0.00204 \u003d 15.99 A.М.
Обръщайки се към периодична таблица, е лесно да се намери тази стойност в кислородна клетка.
Фиг. 3. Таблица Менделеев.
Относителното молекулно тегло е сумата от масите на атомите на веществото:
При определяне на стойността на относителното молекулно тегло се вземат под внимание индексите на символите. Например, изчисляването на масата Н2СО 3 е както следва:
M R \u003d 1 ∙ 2 + 12 + 16 ∙ 3 \u003d 62 a. Яжте.
Знаейки относителното молекулно тегло, може да се изчисли относителната плътност на един газ според втория, т.е. Определете колко пъти едно газообразно вещество е по-тежко от второто. За това се използва уравнението d (Y) X \u003d m R (x) / m R (Y).
Какво знаехме?
От урок 8 клас, научен за относителното атомно и молекулно тегло. Над единицата на относителната атомна маса, взета 1/12 част от въглеродната маса, равна на 1.66⋅10 -24 g. За изчисляване на масата, е необходимо абсолютна атомна маса на веществото да се разделя на атомна единица на маса ( Или. EM). Стойността на относителната атомна маса е посочена в периодична система Менделеев във всяка клетка на елемента. Молекулното тегло на веществото се състои от сумата на относителните атомни маси на елементите.
Тест по темата
Оценка на доклада
Среден рейтинг: 4.6. Получени обща рейтинги: 219.
Атомна маса Тя се нарича сумата на масите на всички протони, неутрони и електрони, от които се състои един или друг атом или молекула. В сравнение с протоните и неутроните, масата на електроните е много малка, така че не се взема предвид при изчисленията. Въпреки че е неправилно от официална гледна точка, този термин често се използва за обозначаване на средната атомна маса на всички изотопи на елемента. Всъщност това е относителна атомна маса, също се нарича атомно тегло елемент. Атомното тегло е средната стойност на атомните маси от всички изотопи на елемента, намерен в природата. Химиците трябва да различават тези два вида атомна маса при извършване на работата си - неправилната стойност на атомната маса може например да доведе до неправилен резултат за излизане от реакционния продукт.
Стъпка
Намиране на атомната маса на периодичната таблица на елементите
- Атомната единица на масата характеризира масата един мол от този елемент в грамове. Тази стойност е много полезна при практически изчисления, тъй като може лесно да се прехвърли в променливо количество атоми или молекули на това вещество в молци и обратно.
-
Намерете атомната маса в периодичната таблица на Менделеев. В повечето стандартни таблици на Менделеев съдържат атомни маси (атомни тегла) на всеки елемент. Като правило те се дават под формата на число в дъното на клетката с елемент, под буквите, обозначаващи химичния елемент. Това обикновено не е цяло число, но десетична фракция.
Не забравяйте, че периодичната таблица показва средните атомни маси на елементите. Както е отбелязано по-рано, относителните атомни маси, посочени за всеки елемент в периодичната система, са средните стойности на масите на всички атомни изотопи. Тази средна стойност е ценна за много практически цели: например, се използва при изчисляване на моларната маса на молекулите, състоящи се от няколко атома. Въпреки това, когато се справяте с отделните атоми, тази стойност обикновено не е достатъчна.
- Тъй като средната атомна маса е средна стойност за няколко изотопа, стойността, посочена в масата Mendeleev, не е точен Стойността на атомната маса на всеки единичен атом.
- Атомните маси от отделни атоми трябва да бъдат изчислени, като се вземат предвид точния брой протони и неутрони в един атом.
Разгледайте как се записва атомното тегло. Атомна маса, т.е. маса този атом или молекули, могат да бъдат експресирани в стандартни единици Si-грама система, килограми и т.н. Въпреки това, поради факта, че атомните маси, изразени в тези единици, са изключително малки, те често се записват в единни атомни единици на маса или съкратено A.E.M. - атомни единици на масата. Една атомна единица маса е равна на 1/12 маса стандартен въглерод-12 изотоп.
Изчисляване на атомната маса на отделен атом
-
Намерете атомния номер на този елемент или неговия изотоп. Атомният номер е броят на протоните в елементите на атомите, той никога не се променя. Например всички водородни атоми и само Те имат един протон. Атомният натриев номер е 11, тъй като в основата си единадесет протони, докато атомният кислороден номер е осем, от осем протони в ядрото си. Можете да намерите атомния номер на всеки елемент в периодичната таблица на Mendeleev - в почти всичките му стандартни версии, този номер е посочен над азбучното означение на химичния елемент. Атомният номер винаги е положително цяло число.
- Да предположим, че се интересуваме от въглероден атом. В въглеродните атоми винаги има шест протони, така че знаем, че атомният му номер е равен на 6. Освен това виждаме, че в периодичната система, в горната част на въглеродната клетка (C) има число "6 ", показвайки, че атомният въглероден номер е шест.
- Моля, обърнете внимание, че атомният номер на елемента е недвусмислено свързан с относителната си атомна маса в периодичната система. Въпреки че, особено за елементи в горната част на таблицата, може да изглежда, че атомната маса на елемента е два пъти повече от атомния си номер, никога не се изчислява чрез умножаване на атомния номер на две.
-
Намерете броя на неутроните в ядрото. Количеството на неутроните може да бъде различно за различни атоми от един и същ елемент. Когато два атома от един елемент със същия брой протони имат различно количество неутрони, те са различни изотопи на този елемент. За разлика от броя на протоните, които никога не се променят, броят на неутроните в атомите на определен елемент често може да се промени, поради което средното атомно тегло на елемента е написано под формата на десетична фракция с стойност, разположена между две съседни цели, разположени между две съседни цели .
Сгънете броя на протоните и неутроните. Това ще бъде атомната маса на този атом. Не обръщайте внимание на броя на електроните, които обграждат ядрото - общата им маса е изключително малка, така че на практика не засягат вашите изчисления.
Изчисляване на относителната атомна маса (атомно тегло) на елемента
-
Определят кои изотопи се съдържат в извадката. Химиците често определят съотношението на изотопите в конкретна проба, използвайки специален инструмент, наречен масспектрометър. Въпреки това, когато се учат, тези данни ще ви бъдат предоставени по отношение на задачи, контрол и т.н. под формата на ценности, взети от научната литература.
- В нашия случай ние приемаме, че се занимаваме с два изотопа: въглерод-12 и въглерод-13.
-
Определя относителното съдържание на всеки изотоп в пробата. За всеки елемент, различни изотопи се намират в различни съотношения. Тези отношения почти винаги са изразени в проценти. Някои изотопи се срещат много често, докато други са много редки - понякога толкова много, че трудно могат да бъдат открити. Тези стойности могат да бъдат определени с помощта на мас спектрометрия или намерени в директорията.
- Да предположим, че концентрацията на въглерод-12 е 99%, а въглерод-13 е 1%. Други въглеродни изотопи наистина ли съществуват, но в количества толкова малки този случай Те могат да бъдат пренебрегнати.
-
Умножете атомната маса на всеки изотоп в неговата концентрация в пробата. Умножете атомната маса на всеки изотоп на процента му (изразено под формата на десетична фракция). Да се \u200b\u200bпревърне в интерес десетична фракция, просто ги разделете на 100. Получените концентрации в сумата винаги трябва да бъдат дадени 1.
- Нашата проба съдържа въглерод-12 и въглерод-13. Ако въглерод-12 е 99% от пробата, и въглерод-13 е 1%, след това е необходимо да се умножи 12 (атомно тегло на въглерод-12) с 0.99 и 13 (въглерод-13 атомно тегло) с 0.01.
- Референтните книги осигуряват процентни съотношения въз основа на известни количества от всички изотопи от един или друг елемент. Повечето учебници по химия съдържат тази информация под формата на таблица в края на книгата. За пробата в проучването относителните концентрации на изотопи могат също да бъдат определени с помощта на масспектрометър.
-
Сгънете резултатите. Преграждане на резултатите от умножаването, които сте получили в предишната стъпка. В резултат на тази операция ще намерите относителната атомна маса на вашия елемент - средната стойност на атомните маси на изотопите на разглеждания елемент. Когато елементът се счита за цяло, а не специфичен изотоп на този елемент, тази стойност се използва.
- В нашия пример 12 х 0.99 \u003d 11.88 за въглерод-12 и 13 х 0.01 \u003d 0.13 за въглерод-13. Относителната атомна маса в нашия случай е 11.88 + 0.13 \u003d 12,01 .
- Някои изотопи са по-малко стабилни от други: те се разпадат в атоми от елементи с по-малък брой протони и неутрони в ядрото с отделяне на частици, които са част от атомното ядро. Такива изотопи се наричат \u200b\u200bрадиоактивни.
\u003e\u003e Химия: Химически формули. Относително атомно и молекулно тегло
Съставът на простите и сложни вещества от химици на целия свят е много красиво и сбито под формата на химически формули. Химичните формули са аналози на думи, които се записват с помощта на букви - белези на химични елементи.
Експрес с помощта на химични символи съставът на най-често срещаното вещество на земята - вода. Във водната молекула има два водородни атома и един кислороден атом. Сега ще прехвърлим това предложение към химическата формула, използвайки химични символи (водород - без кислород - о). Броят на атомите във формулата пишете с помощта на номерата на цифрите, които стоят вдясно под химичния символ (индекс 1 за кислород не пише): H2CH (прочетете "Ash-Two-O").
Формул прости вещества Водород и кислород, чиито молекули се състоят от два идентични атома, записват това: Н2 (Ash-Two се чете) и O2 (O-Two Read).
За да отражеме броя на молекулите, използвайте коефициентите, които пишат пред химически формули, като например записващ 2sog (две CE-O-два чета)) означава, че има два молекули за въглероден диоксид, всяка от които се състои от един въглероден атом и два атома. кислород.
По същия начин коефициентите се записват, когато броят на свободните атоми на химичния елемент показват.
Размерите на молекулите и още повече толкова атомни, че е невъзможно да се разгледат дори най-добрите оптични микроскопи, които дават увеличение от 5-6 хиляди пъти. Те не могат да се разглеждат в електронни микроскопи, което дава увеличение от 40 хиляди пъти. Естествено, незначително малкият размер на молекулите и атомите съответстват и незначителни маси.
Нека изчислим колко пъти масата на кислородния атом е по-голяма от масата на водородния атом, най-лесният елемент: 
По същия начин, масата на въглеродния атом е по-голяма от масата на водородния атом 12 пъти. 