Masa atómica para calcular. Fórmulas químicas
Una de las principales características de cualquier elemento químico es su pariente. masa atomica.
(La unidad atómica de masa es 1/12 masa de átomo de carbono, cuya masa se toma igual a 12 o. E. M.1,66 10 24 GRAMO.
Comparando las masas de los átomos de los elementos con uno AE.M., se encuentran los valores numéricos de la masa atómica relativa (AG).
La masa atómica relativa del elemento muestra cuántas veces la masa de su átomo es mayor que 1/12 masa del átomo de carbono.
Por ejemplo, para oxígeno AG (O) \u003d 15.9994, y para Hidrogen AG (H) \u003d 1.0079.
Para moléculas de simple y sustancias complejas Determinar peso molecular relativo que es numéricamente igual a la suma de las masas atómicas de todos los átomos que forman parte de la molécula. Por ejemplo, el peso molecular del agua H2 sobre
Mg (H2O) \u003d 2 1,0079 + 1 15,9994 \u003d 18,0153.
Acto de avogadro
En la química, junto con las unidades de masa y volumen, se usa la unidad de la cantidad de una sustancia llamada orar.
! Topo (v.) - Una unidad de medición de una sustancia que contiene tantas unidades estructurales (moléculas, átomos, iones), cuántos átomos están contenidos en 0,012 kg (12 g) isótope de carbono "C".
Esto significa que 1 mol de cualquier sustancia contiene el mismo número de unidades estructurales iguales a 6,02 10 23 . Este valor se llama Avogadro permanente (Designacion NORTE.PERO, Dimensión 1 / mol).
Científico italiano Amadeo Avogadro en 1811 presentó una hipótesis, que luego se confirmó por datos con experiencia y posteriormente se nombró después de Act Avogadro. Llamó la atención al hecho de que todos los gases están igualmente comprimidos (la ley de Boyle-Mariotta) y tienen los mismos coeficientes de expansión térmica (la ley de Gay-Loursak). En este sentido, sugirió que:
en volúmenes iguales de varios gases, que están en las mismas condiciones, contiene el mismo número de moléculas.
En las mismas condiciones (condiciones normales mencionadas, la presión absoluta es 1013 milibar y la temperatura de 0 ° C), la distancia entre las moléculas en todos los gases es la misma, y \u200b\u200bel volumen de las moléculas es insignificante. Teniendo en cuenta todo lo anterior, puede asumir:
! Si se contenían volúmenes iguales de gases en las mismas condiciones.el mismo número de moléculas, luego las masas que contienen el mismo número de moléculas deben tener los mismos volúmenes.
En otras palabras,
En las mismas condiciones, 1 mol de cualquier gas toma el mismo volumen. Bajo las condiciones norales, 1 mol de cualquier gas ocupa el volumen. v.igual a 22.4 litros. Este volumen se llamagas molar (dimensión l / mol o m³ / Topo).
El valor exacto del volumen molar del gas en condiciones normales (la presión 1013 milibar y la temperatura de 0 ° C) es 22,4135 ± 0.0006 l / mol. En condiciones estándar (t. \u003d + 15 ° C, presión \u003d 1013 mbar) 1 mol de gas ocupa 23,6451 l, y cuandot.\u003d + 20 ° C y la presión 1013 MBAR 1 MOL ocupa aproximadamente 24.2 litros.
En la expresión numérica, la masa molar coincide con las masas de átomos y moléculas (en a. E. M.) y con pesos atómicos y moleculares relativos.
En consecuencia, 1 mol de cualquier sustancia tiene tal masa en gramos, que es numéricamente igual al peso molecular de esta sustancia, expresado en unidades atómicas de la masa.
Por ejemplo, m (O2) \u003d 16 A. mi. m. 2 \u003d 32 a. mi. M. Así 1 mol oxígeno corresponde a 32 g. La densidad de gas medido en las mismas condiciones pertenece a sus masas molares. Dado que al transportar gases licuados en portadores de gas, el objeto principal de las tareas prácticas son las sustancias moleculares (líquidos, pares, gases), y los valores principales serán la masa molar. METRO. (g / mol), la cantidad de sustancia v. moles y peso t. Sustancias en gramos o kilogramos.
Conocer la fórmula química de un gas, puede resolver algunas tareas prácticas que surgen durante el transporte de gases licuados.
Ejemplo 1. Hay 22 toneladas de etileno licuado en el tanque de Dec (DE2 NORTE.4 ). Es necesario determinar si es suficiente a bordo, para volar tres tanques de carga con un volumen de 5000 m 3 cada uno, si, después de purgar, la temperatura de los tanques será de 0 ° C, y la presión de 1013 milibar .
1. Determine el peso molecular de etileno:
M \u003d 2 12,011 + 4 1,0079 \u003d 28.054 g / mol.
2. Calcule la densidad del vapor de etileno en condiciones normales:
ρ \u003d m / v \u003d 28.054: 22.4 \u003d 1.232 g / l.
3. Encuentre el volumen de vapores de carga en condiciones normales:
22 ∙ 10 6: 1,252 \u003d 27544 m 3.
El volumen total de tanques de carga es de 15,000 m 3. En consecuencia, hay suficiente carga a bordo, con el fin de volar todos los tanques de carga con parejas de etileno.
Ejemplo 2.. Es necesario determinar cuánto propano. (DE3 NORTE.8 ) Será necesario purgar los tanques de carga con una capacidad total de 8000 m 3 si la temperatura de los tanques es de + 15 ° C, y la presión del vapor de propano en el tanque después del final no se excede 1013 milibar.
1. Determinar la masa molar de propano. DE3 NORTE.8
METRO. = 3 12,011 + 8 1,0079 = 44.1 g / mol.
2. Determine la densidad del vapor de propano después de la purga de tanques:
ρ \u003d M: V \u003d 44.1: 23,641 \u003d 1.865 kg / m 3.
3. Conocer la densidad de vapores y volumen, determinamos la cantidad total de propano requerido para purgar el tanque:
m \u003d ρ v \u003d 1,865 8000 \u003d 14920 kg ≈ 15 toneladas.
Para medir la masa del átomo, se usa la masa atómica relativa, que se expresa en unidades atómicas de la masa (o. E. M.). El peso molecular relativo consiste en masas atómicas relativas de sustancias.
Conceptos
Para la conciencia, lo que debe entenderse una masa atómica relativa en la química de que la masa absoluta del átomo es demasiado pequeña para expresarla en gramos, y aún más en kilogramos. Por lo tanto, en la química moderna para la unidad atómica de masa (a. E. M.) tomada 1/12 parte de la masa de carbono. La masa atómica relativa es igual a la proporción de la masa absoluta a 1/12 masa absoluta de carbono. En otras palabras, la masa relativa refleja, cuántas veces la masa del átomo de una sustancia particular excede la masa de 1/12 del átomo de carbono. Por ejemplo, la masa relativa de nitrógeno - 14, es decir, El átomo de nitrógeno contiene 14 a. mi. M. o 14 veces más de 1/12 parte del átomo de carbono.
Higo. 1. Átomos y moléculas.
Entre todos los elementos del hidrógeno, es el más fácil, su masa es 1 unidad. Los mejores átomos tienen una masa de 300 a. comer.
El peso molecular es un valor que indica cuántas veces la masa de la molécula excede la parte de 1/12 de la masa de carbono. También expresado en a. mi. M. La masa de la molécula está hecha de masa de átomos, por lo que para calcular el peso molecular relativo, es necesario agregar los valores de las masas de los átomos de la sustancia. Por ejemplo, el peso molecular relativo del agua es de 18. Este valor consiste en las masas atómicas relativas de los dos átomos de hidrógeno (2) y un átomo de oxígeno (16).
Higo. 2. Carbono en la tabla periódica.
Como se puede ver, estos dos conceptos tienen varias características comunes:
- relativo Atómico I. peso molecular sustancias - valores sin dimensiones;
- la masa atómica relativa tiene la designación A R, Molecular - M R;
- unidad de medición es la misma en ambos casos, a. comer.
El molar y el peso molecular coinciden numéricamente, pero difieren en tamaño. La masa molar es la relación de la masa de la materia con el número de lunares. Refleja la masa de una ora, que igual al número Avogadro, es decir. 6.02 ⋅ 10 23. Por ejemplo, 1 mol de agua pesa 18 g / mol, y M R (H2O) \u003d 18 A. mi. M. (Más pesado que 18 veces una unidad atómica de masa).
Como calcular
Para expresar la masa atómica relativa de matemáticamente, se debe determinar que 1/2 del carbono o una unidad atómica de masa es igual a 1.66⋅10 -24. En consecuencia, la fórmula de la masa atómica relativa es la siguiente:
A R (X) \u003d M A (X) / 1,66⋅10 -24,
donde m A es la masa atómica absoluta de la sustancia.
Masa atómica relativa elementos químicos Se enumera en la tabla periódica de Mendeleev, por lo que no es necesario calcular de forma independiente al resolver problemas. Las masas atómicas relativas se hacen redondeadas en su totalidad. La excepción es cloro. La masa de sus átomos es igual a 35.5.
Cabe señalar que al calcular la masa atómica relativa de los elementos que tienen isótopos, se tiene en cuenta su valor promedio. La masa atómica en este caso se calcula de la siguiente manera:
A r \u003d σa r, i n i,
donde una R, i es una masa atómica relativa de isótopos, n i es el contenido de los isótopos en mezclas naturales.
Por ejemplo, el oxígeno tiene tres isótopos: 16 O, 17 O, 18 O. Su masa relativa es igual a 15.995, 16.9999, 17.9999, y su contenido en mezclas naturales es de 99.759%, 0.037%, 0.204%, respectivamente. Compartiendo el interés por 100 y sustituyendo los valores, obtenemos:
A R \u003d 15.995 ∙ 0.99759 + 16,9999 ∙ 0.00037 + 17,999 ∙ 0.00204 \u003d 15.99 A.Е.m.
Volviendo a una tabla periódica, es fácil encontrar este valor en una celda de oxígeno.
Higo. 3. TABLA MENDELEEV.
El peso molecular relativo es la suma de las masas de los átomos de la sustancia:
Al determinar el valor del peso molecular relativo, se tienen en cuenta los índices de símbolos. Por ejemplo, el cálculo de la masa H2O CO 3 es la siguiente:
M r \u003d 1 ∙ 2 + 12 + 16 ∙ 3 \u003d 62 a. comer.
Conocer el peso molecular relativo, se puede calcular la densidad relativa de un gas de acuerdo con el segundo, es decir, Determine cuántas veces una sustancia gaseosa es más pesada que la segunda. Para esto, se usa la ecuación D (Y) X \u003d M R (X) / M R (Y).
¿Qué sabíamos?
De la lección 8vo grado aprendió sobre el peso atómico y molecular relativo. Sobre la unidad de masa atómica relativa tomada 1/12 parte de la masa de carbono, igual a 1.66⋅10 -24 g. Para calcular la masa, es necesario una masa atómica absoluta de la sustancia para dividirse en una unidad atómica de masa ( o. EM). El valor de la masa atómica relativa se indica en sistema periódico MENDELEEV en cada celda del elemento. El peso molecular de la sustancia se compone de la suma de las masas atómicas relativas de los elementos.
Prueba en el tema
Evaluación de informes
Puntuación media: 4.6. Calificaciones totales recibidas: 219.
Masa atomica Se llama la suma de las masas de todos los protones, neutrones y electrones, de los cuales se consta de uno u otro átomo o molécula. En comparación con los protones y los neutrones, la masa de electrones es muy pequeña, por lo que no se tiene en cuenta en los cálculos. Aunque es incorrectamente desde un punto de vista formal, este término se usa a menudo para designar la masa atómica media de todos los isótopos del elemento. De hecho, esta es una masa atómica relativa, también llamada. peso atomico elemento. El peso atómico es el valor promedio de las masas atómicas de todos los isótopos del elemento que se encuentra en la naturaleza. Los químicos deben distinguir entre estos dos tipos de masa atómica al realizar su trabajo, el valor inadecuado de la masa atómica puede, por ejemplo, llevar a un resultado incorrecto para salir del producto de reacción.
Pasos
Encontrar la masa atómica en la tabla periódica de elementos.
- Unidad atómica de masa caracteriza masa. un mol de este elemento en gramos. Este valor es muy útil en los cálculos prácticos, ya que puede transferirse fácilmente a una cantidad variable de átomos o moléculas de esta sustancia en las polillas, y viceversa.
-
Encuentra la masa atómica en la tabla periódica de Mendeleev. En la mayoría de las tablas estándar de Mendeleev, contienen masas atómicas (pesos atómicos) de cada elemento. Como regla general, se administran en forma de un número en la parte inferior de la celda con un elemento, bajo las letras que denotan el elemento químico. Por lo general, esto no es un número entero, sino una fracción decimal.
Recuerde que la tabla periódica muestra las masas atómicas promedio de los elementos. Como se señaló anteriormente, las masas atómicas relativas indicadas para cada elemento en el sistema periódico son los valores promedio de las masas de todos los isótopos atómicos. Este valor promedio es valioso para muchos fines prácticos: por ejemplo, se utiliza al calcular la masa molar de moléculas que consiste en varios átomos. Sin embargo, cuando se ocupa de los átomos individuales, este valor generalmente no es suficiente.
- Dado que la masa atómica promedio se promedia el valor de varios isótopos, el valor indicado en la tabla MENDELEEV no es preciso El valor de la masa atómica de cualquier átomo de unidad.
- Las masas atómicas de átomos individuales deben calcularse teniendo en cuenta el número exacto de protones y neutrones en un solo átomo.
Examina cómo se registra el peso atómico. Misa atómica, es decir, masa. este átomo o moléculas, se pueden expresar en unidades estándar de sistemas de Si-grams, kilogramos, etc. Sin embargo, debido al hecho de que las masas atómicas expresadas en estas unidades son extremadamente pequeñas, a menudo se registran en unidades atómicas uniformes de masa, o abreviadas a.e.m. - Unidades atómicas de masa. Una unidad atómica de masa es igual a 1/12 masa de isótopos estándar de carbono-12.
Cálculo de la masa atómica de un átomo separado.
-
Encuentra el número atómico de este elemento o su isótopo. El número atómico es el número de protones en los átomos de elementos, nunca cambia. Por ejemplo, todos los átomos de hidrógeno, y solo Tienen un protón. El número de sodio atómico es 11, ya que en sus once protones principales, mientras que el número de oxígeno atómico es de ocho, desde ocho protones en su núcleo. Puede encontrar el número atómico de cualquier elemento en la tabla periódica de Mendeleev, en casi todas sus versiones estándar, este número está indicado por encima de la designación alfabética del elemento químico. El número atómico es siempre un entero positivo.
- Supongamos que estamos interesados \u200b\u200ben el átomo de carbono. En los átomos de carbono, siempre hay seis protones, por lo que sabemos que su número atómico es igual a 6. Además, vemos que en el sistema periódico, en la parte superior de la célula de carbono (C) hay un número "6 ", indicando que el número de carbono atómico es seis.
- Tenga en cuenta que el número atómico del elemento está conectado inequívocamente con su masa atómica relativa en el sistema periódico. Aunque, especialmente para los elementos en la parte superior de la tabla, puede parecer que la masa atómica del elemento es el doble de su número atómico, nunca se calcula multiplicando el número atómico en dos.
-
Encuentra el número de neutrones en el kernel. La cantidad de neutrones puede ser diferente para diferentes átomos del mismo elemento. Cuando dos átomos de un elemento con el mismo número de protones tienen una cantidad diferente de neutrones, son isótopos diferentes de este elemento. A diferencia del número de protones, que nunca cambia, el número de neutrones en los átomos de un determinado elemento a menudo puede cambiar, por lo tanto, el peso atómico promedio del elemento se escribe en forma de una fracción decimal con un valor que se encuentra entre dos enteros adyacentes. .
Dobla el número de protones y neutrones. Esta será la masa atómica de este átomo. No preste atención a la cantidad de electrones que rodean el kernel, su masa total es extremadamente pequeña, por lo que prácticamente no afectan sus cálculos.
Cálculo de la masa atómica relativa (peso atómico) del elemento.
-
Determine qué isótopos están contenidos en la muestra. Los químicos a menudo determinan la proporción de isótopos en una muestra específica utilizando un instrumento especial llamado el espectrómetro de masas. Sin embargo, al aprender, estos datos se le proporcionarán en términos de tareas, controlar, etc. en forma de valores tomados de la literatura científica.
- En nuestro caso, asumimos que estamos tratando con dos isótopos: carbono-12 y carbono-13.
-
Determine el contenido relativo de cada isótopo en la muestra. Para cada elemento, se encuentran varios isótopos en diferentes proporciones. Estas relaciones casi siempre se expresan en porcentaje. Algunos isótopos se encuentran muy a menudo, mientras que otros son muy raros, a veces tanto que no pueden detectarse. Estos valores se pueden determinar utilizando espectrometría de masas o se encuentra en el directorio.
- Supongamos que la concentración de carbono-12 es del 99%, y el carbono-13 es del 1%. Otros isótopos de carbono de Verdad existen, pero en cantidades tan pequeñas que este caso Se pueden descuidar.
-
Multiplica la masa atómica de cada isótopo a su concentración en la muestra. Multiplique la masa atómica de cada isótopo en su porcentaje (expresado en forma de una fracción decimal). Para traducir el interés en fracción decimal, simplemente divídalos a los 100. Las concentraciones resultantes en la cantidad siempre deben administrarse 1.
- Nuestra muestra contiene carbono-12 y carbono-13. Si el carbono-12 es el 99% de la muestra, y el carbono-13 es del 1%, entonces es necesario multiplicar 12 (peso atómico de carbono-12) en 0.99 y 13 (peso atómico de carbono-13) en 0.01.
- Los libros de referencia proporcionan relaciones porcentuales basadas en cantidades conocidas de todos los isótopos de uno u otro elemento. La mayoría de los libros de texto de química contienen esta información en forma de mesa al final del libro. Para la muestra en estudio, las concentraciones relativas de isótopos también se pueden determinar utilizando un espectrómetro de masas.
-
Dobla los resultados. Agudio los resultados de la multiplicación que recibió en el paso anterior. Como resultado de esta operación, encontrará la masa atómica relativa de su elemento: el valor promedio de las masas atómicas de los isótopos del elemento en consideración. Cuando el elemento se considera un todo, y no es un isótopo específico de este elemento, se usa este valor.
- En nuestro ejemplo 12 x 0.99 \u003d 11.88 para carbono-12, y 13 x 0.01 \u003d 0.13 para carbono-13. La masa atómica relativa en nuestro caso es de 11.88 + 0.13 \u003d 12,01 .
- Algunos isótopos son menos estables que otros: se desintegran en átomos de elementos con un número menor de protones y neutrones en el núcleo con la separación de partículas que forman parte del núcleo atómico. Tales isótopos se llaman radioactivos.
\u003e\u003e Química: Fórmulas químicas. Peso atómico y molecular relativo.
La composición de las sustancias simples y complejas de químicos de todo el mundo es muy hermosa y conciselemente en forma de fórmulas químicas. Las fórmulas químicas son análogos de palabras que se registran con la ayuda de cartas: marcas de elementos químicos.
Exprese con la ayuda de símbolos químicos la composición de la sustancia más común en el suelo - agua. En la molécula de agua, hay dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno. Ahora transferiremos esta propuesta a la fórmula química utilizando símbolos químicos (hidrógeno, sin oxígeno). El número de átomos en la fórmula escribe con la ayuda de los números, los números que se encuentran en la derecha debajo del símbolo químico (el índice 1 para el oxígeno no escribe): H2CH (lea "Ash-two-O").
Fórmulas sustancias simples El hidrógeno y el oxígeno, cuyas moléculas consisten en dos átomos idénticos, registran esto: H2 (ASH-DOS se lee) y O2 (o-dos lectura).
Para reflejar el número de moléculas, use los coeficientes que escriben frente a las fórmulas químicas, como la grabación de 2SOG (lecturas de dos ce-O-dos))) significa que hay dos moléculas de dióxido de carbono, cada una de las cuales consiste en un átomo de carbono y dos átomos. Oxígeno.
De manera similar, los coeficientes se registran cuando indican el número de átomos libres del elemento químico.
Las dimensiones de las moléculas, y aún más atómicas tan pequeñas que es imposible considerar incluso los mejores microscopios ópticos, que dan un aumento de 5 a 6 mil veces. No se pueden considerar en microscopios electrónicos, dando un aumento de 40 mil veces. Naturalmente, el tamaño insignificantemente pequeño de las moléculas y los átomos corresponden e insignificantes sus masas.
Calculemos cuántas veces la masa del átomo de oxígeno es mayor que la masa del átomo de hidrógeno, el artículo más fácil: 
De manera similar, la masa de átomo de carbono es mayor que la masa del átomo de hidrógeno 12 veces. 