Що таке відносна маса елемента | Відносна атомна маса була розрахована зусиллями кількох вчених

Атом це матеріальна частка, тому вона має масу.
А що таке відносна атомна маса?

Більше уроків на сайті

- Склад простих і складних речовинможна виразити хімічною формулою.

Хімічна формула простої речовини записується як знак — символ елемента. Наприклад, мідь - проста речовина - позначається Сu; сірка - S і т.д. У деяких простих речовинмолекула і двох атомів. Наприклад, з двоатомних молекул складаються деякі неметали в газоподібному стані: водень Н2 (читається "аш-два"), кисень О2 ("о-два"), хлор Сl2 ("хлор-два"). З цих формул видно, що число, записане праворуч внизу символу елемента, означає число атомів в молекулі. Його називають індексом .

Складні речовини складаються з атомів різних елементів. Наприклад, вода Н2О («аш-два-о»), вуглекислий газСО2 («це-о-два»), кухонна сіль NaCl(«Натрій-хлор»)

Відносна атомна маса (Аr) елемента є відношення маси атома даного елемента до 1/12 маси атома вуглецю; це безрозмірна величина.

Наприклад: Аr(Н2) = 1 · 2 = 2

Ар(Сl2) = 35,5 · 2 = 71

Відносна молекулярна маса (Мr) речовини є сумою відносних атомних мас елементів, що утворюють дану речовину.

Кожен атом будь-якого хімічного елемента має власну масу, як і будь-яке фізичне тіло, що оточує нас, у тому числі і ми з Вами. Але, на відміну від нас, маса атомів дуже мала. Тому вченими була прийнята за зразок маса 1/12 маси атома вуглецю 6 12 З(Як найлегша) і маса інших атомів порівнювалася з масою цього зразка, звідси і назва «Відносна атомна маса» від англ. « relative» відносний. Ця величинане має одиниць вимірювання та позначається Ar. Чисельне значення відносної атомної маси будь-якого елемента прописано в періодичної таблиціД.І. Менделєєва.

Якщо речовина утворена декількома елементами (однаковими чи різними), то йдеться вже про молекули і «Молекулярну відносну масу». Вона складаєтьсяз атомних мас всіх хімічних елементівутворюють молекулу, помноженікількість цих атомів. Так само не має одиниць виміру і позначається Mr. Наприклад:

Mr (O 2) = Ar (O) · 2 = 16 · 2 = 32;

Mr (H 2 O) = Ar (H) · 2 + Ar (O) = 1 · 2 +16 = 18;

Mr (H 2 SO 4) = Ar (H) · 2 + Ar (S) + Ar (O) · 4 = 1 · 2 + 32 + 16 · 4 = 98;

Вчитель неодноразово нагадує учням, що значення Ar знаходимо в періодичній системіД.І. Менделєєва під знаком хімічного елемента. Значення атомних мас різних хімічних елементів складаються між собою. Якщо однакових атомів у молекулі декілька, від них чисельне значення атомних мас множиться на кількість цих атомів. (закріплення нової темивідбуватиметься під час виконання самостійної роботи у дослідницькій частині уроку)

2. Дослідницька частина (самостійна роботаучнів під керівництвом вчителя), при виникненні труднощів у учнів вчитель повинен бути дуже обережним і не в жодному разі, не давати учням прямої правильної відповіді, тобто «готові см» вони повинні добути їх самі. Краще «підштовхувати» учня до правильному рішеннюнавідними питаннями, що стимулюють розумову діяльність, необхідність пов'язувати вже існуючі знання з інших областей з новим матеріалом. Це необхідно для того, щоб не порушити процес дослідження учнів і досягти найкращого результатущодо нового матеріалу, оскільки знання, здобуті самостійно утримуються в довгостроковій пам'яті, ніж готова інформація.

Атоми мають дуже маленький розмірі дуже невелику масу. Якщо виражати масу атома якого-небудь хімічного елемента в грамах, це буде число перед яким знаходиться понад двадцять нулів після коми. Тому вимірювати масу атомів у грамах незручно.

Однак, якщо прийняти якусь дуже малу масу за одиницю, всі інші малі маси можна висловлювати як ставлення до цієї одиниці. Як одиниця виміру маси атома була обрана 1/12 частина маси атома вуглецю.

1/12 частину маси атома вуглецю називають атомною одиницею маси(А. Е. М.).

Відносною атомною масоює величина, рівна відношеннюреальної маси атома конкретного хімічного елемента до 1/12 реальної маси атома вуглецю. Це безрозмірна величина, оскільки діляться дві маси.

A r = m ат. / (1/12) m кут.

Однак абсолютна атомна масадорівнює відносної за значенням та має одиницю виміру а.е.м.

Тобто відносна атомна маса показує, у скільки разів маса конкретного атомабільше ніж 1/12 атома вуглецю. Якщо в атома A r = 12, то його маса в 12 разів більша за 1/12 маси атома вуглецю, або, іншими словами, в ньому 12 атомних одиниць маси. Таке може бути лише у самого вуглецю (C). Атом водню (H) A r = 1. Це означає, що його маса дорівнює масі 1/12 частини від маси атома вуглецю. У кисню (O) відносна атомна маса дорівнює 16 а. Це означає, що атом кисню у 16 ​​разів масивніший за 1/12 атома вуглецю, у ньому 16 атомних одиниць маси.

Найлегший елемент – це водень. Його маса приблизно дорівнює 1 а. У найважчих атомів маса наближається до 300 а.

Зазвичай кожному за хімічного елемента його значення абсолютної маси атомів, виражених через а. е. м. округляють.

Значення атомних одиниць маси записані у таблиці Менделєєва.

Для молекул використовується поняття відносної молекулярної маси (M r). Відносна молекулярна маса показує, у скільки разів маса молекули більша за 1/12 маси атома вуглецю. Але оскільки маса молекули дорівнює сумі мас складових її атомів, то відносну молекулярну масу можна знайти, просто склавши відносні маси цих атомів. Наприклад, молекулу води (H 2 O) входять два атоми водню з A r = 1 і один атом кисню з A r = 16. Отже, Mr(Н 2 O) = 18.

Ряд речовин має немолекулярна будованаприклад метали. У разі їх відносну молекулярну масу вважають рівної їх відносної атомної масі.

У хімії важливим є величина, яка називається масова часткахімічного елементау молекулі чи речовині. Вона показує, яка частина відносної молекулярної маси посідає даний елемент. Наприклад, у воді на водень припадає 2 частки (оскільки два атоми), а на кисень 16. Тобто, якщо змішати водень масою 1 кг і кисень масою 8 кг, то вони прореагують без залишку. Масова частка водню дорівнює 2/18 = 1/9, а масова частка кисню 16/18 = 8/9.

У процесі розвитку науки хімія зіткнулася з проблемою підрахунку кількості речовини для проведення реакцій та отриманих у ході речовин.

На сьогодні для таких розрахунків хімічної реакціїміж речовинами та сумішами використовують значення відносної атомної маси, внесеної в періодичну таблицю хімічних елементів Д. І. Менделєєва.

Хімічні процеси та вплив частки елемента в речовинах на перебіг реакції

Сучасна наука під визначенням «відносна атомна маса хімічного елемента» має на увазі, у скільки разів маса атома даного хімічного елемента більша за одну дванадцяту частини атома вуглецю.

Із зародженням ери хімії потреба в точних визначенняхперебіг хімічної реакції та її результатів зростала.

Тому хіміки постійно намагалися вирішити питання про точні маси взаємодіючих елементів у речовині. Одним із найкращих рішеньна той час була прив'язка до найлегшого елементу. І вага його атома була взята за одиницю.

Історичний перебіг підрахунку речовини

Спочатку використовувався водень, потім кисень. Але це спосіб розрахунку виявився неточним. Причиною цього стала наявність у кисні ізотопів з масою 17 і 18.

Тому, маючи суміш ізотопів, технічно отримували число, відмінне від шістнадцяти. Сьогодні відносна атомна маса елемента розраховується виходячи з прийнятого за основу ваги атома вуглецю, у співвідношенні 1/12.

Дальтон заклав основи відносної атомної маси елемента

Лише через деякий час, в 19-му столітті, Дальтон запропонував вести розрахунок за найлегшим хімічним елементом - воднем. На лекціях своїм студентам він демонстрував на вирізаних із дерева фігурках, як з'єднуються атоми. За іншими елементами він використовував дані, раніше отримані іншими вченими.

За експериментами Лавуазьє у воді міститься п'ятнадцять відсотків водню та вісімдесят п'ять відсотків кисню. Маючи ці дані, Дальтон розрахував, що відносна атомна маса елемента, що входить до складу води, даному випадкукисню, становить 5,67. Помилковість його розрахунків пов'язана з тим, що він вважав невірно щодо кількості атомів водню в молекулі води.

На його думку, один атом кисню припадав один атом водню. Скориставшись даними хіміка Остіна у тому, що у складі аміаку 20 відсотків водню і 80 відсотків азоту, він розрахував, чому дорівнює відносна атомна маса азоту. Маючи цей результат, він дійшов цікавого висновку. Виходило, що відносна атомна маса (формула аміаку помилково була прийнята з однією молекулою водню та азоту) становить чотири. У розрахунках вчений спирався на періодичну систему Менделєєва. За аналізом він розрахував, що відносна атомна маса вуглецю - 4,4 замість прийнятих до цього дванадцяти.

Незважаючи на свої серйозні промахи, саме Дальтон першим створив таблицю деяких елементів. Вона зазнала неодноразових змін ще за життя вченого.

Ізотопна складова речовини впливає на значення точності відносної атомної ваги

При розгляді атомних мас елементів можна помітити, що точність кожного елемента різна. Наприклад, за літієм вона чотиризначна, а по фтору - восьмизначна.

Проблема в тому, що ізотопна складова кожного елемента є своєю і непостійною. Наприклад, в звичайній водіміститься три типи ізотопу водню. До них, крім звичайного водню, входить дейтерій і тритій.

Відносна атомна маса ізотопів водню становить відповідно два та три. «Тяжка» вода (утворена дейтерієм і тритієм) випаровується гірше. Тому в пароподібному стані ізотопів води менше, ніж у рідкому стані.

Вибірковість живих організмів до різних ізотопів

Живі організми мають селективну властивість по відношенню до вуглецю. На побудову органічних молекул використовують вуглець із відносною атомною масою, що дорівнює дванадцяти. Тому речовини органічного походження, а також ряд корисних копалин, таких як вугілля та нафта, містять менше ізотопної складової, ніж неорганічні матеріали.
Мікроорганізми, що переробляють і накопичують сірку, залишають після себе ізотоп сірки 32. У зонах, де бактерії не переробляють, частка ізотопу сірки - 34, тобто набагато вища. Саме на підставі співвідношення сірки в породах грунту геологи приходять до висновку про природу походження шару - магматичну природу він має або осадову.

З усіх хімічних елементів лише один немає ізотопів - фтор. Тому його відносна атомна маса точніша, ніж інших елементів.

Існування в природі нестабільних речовин

У деяких елементів відносна масавказано у квадратних дужках. Як бачимо, це елементи, розташовані після урану. Справа в тому, що вони не мають стійких ізотопів і розпадаються із виділенням радіоактивного випромінювання. Тому в дужках вказано найбільш стійкий ізотоп.

Згодом з'ясувалося, що деякі з них можуть отримати в штучних умовах стійкий ізотоп. Довелося змінювати в періодичній таблиці Менделєєва атомні маси деяких трансуранових елементів.

У процесі синтезу нових ізотопів та вимірювання їхньої тривалості життя часом вдавалося виявити нукліди з тривалістю напіврозпаду в мільйони разів довше.

Наука не стоїть на місці, постійно відкриваються нові елементи, закони, взаємозв'язки різних процесівв хімії та природі. Тому, в якому вигляді виявиться хімія та періодична система хімічних елементів Менделєєва в майбутньому, років через сто, є туманним і невизначеним. Але хочеться вірити, що накопичені за минулі століття праці хіміків стануть новим, більш досконалим знанням наших нащадків.

Однією з основних характеристик будь-якого хімічного елемента є відносна атомна маса.

(Атомна одиниця маси - це 1/12 маси атома вуглецю, маса якого приймається рівною 12 а. е. м. і становить1,66 10 24 м.

Порівнюючи маси атомів елементів з одним а.е.м., знаходять чисельні значення відносної атомної маси (Аг).

Відносна атомна маса елемента показує, скільки разів маса його атома більше 1/12 маси атома вуглецю.

Наприклад, для кисню Аг(О) = 15,9994, а водню Аг(Н) = 1,0079.

Для молекул простих та складних речовин визначають відносну молекулярну масу,яка чисельно дорівнює сумі атомних мас всіх атомів, що входять до складу молекули. Наприклад, молекулярна маса води Н2

Мг (Н2O) = 2 1,0079 + 1 15,9994 = 18,0153.

Закон овогодро

У хімії поряд з одиницями маси та обсягу використовується одиниця кількості речовини, яка називається молем.

!МІЛЬ (v) - одиниця виміру кількості речовини, що містить стільки структурних одиниць(молекул, атомів, іонів), скільки атомів міститься в 0,012 кг (12 г) ізотопу вуглецю "С''.

Це означає, що 1 моль будь-якої речовини містить одну і ту ж кількість структурних одиниць, що дорівнює 6,02 10 23 . Ця величина носить назву постійної Авогадро(позначення NА, розмірність 1/моль).

Італійський вчений Амадео Авогадро у 1811 році висунув гіпотезу, яка надалі була підтверджена досвідченими даними та отримала згодом назву закону Авогадро.Він звернув увагу на те, що всі гази однаково стискаються (закон Бойля-Маріотта) і мають однакові коефіцієнти термального розширення (закон Гей-Люссака). У зв'язку з цим він припустив, що:

в рівних обсягах різних газів, що знаходяться за однакових умов, міститься однакове числомолекул.

За однакових умов (зазвичай говорять про нормальних умовах: абсолютний тиск дорівнює 1013 мілібар і температура 0° С) відстань між молекулами у всіх газів однакова, а об'єм молекул мізерно малий. Враховуючи все вищесказане, можна зробити припущення:

!якщо в рівних обсягах газів за однакових умов міститьсяоднакове число молекул, то й маси, в яких міститься однакове число молекул, повинні мати однакові обсяги.

Іншими словами,

За однакових умов 1 моль будь-якого газу займає однаковий обсяг. За нормальних умов 1 моль будь-якого газу займає об'єм v, рівний 22,4 л. Цей обсяг називаєтьсямолярним обсягом газу (розмірність л/моль або м³ /моль).

Точне значення молярного обсягугазу за нормальних умов (тиск 1013 мілібар і температура 0 ° С) становить 22,4135±0,0006 л/моль. За стандартних умов (t= +15 ° С, тиск = 1013 мбар) 1 моль газу займає об'єм 23,6451 л, а приt= +20 ° С і тиск 1013 мбар 1 моль займає об'єм близько 24,2 л.

У чисельному вираженні молярна маса збігається з масами атомів і молекул (в а. е. м.) та з відносними атомними та молекулярними масами.

Отже, 1 моль будь-якої речовини має таку масу в грамах, яка чисельно дорівнює молекулярній масі даної речовини, що виражена в атомних одиницях маси.

Наприклад, М(O2) = 16 а. е. м. 2 = 32 а. е. м., таким чином, 1 моль кисню відповідає 32 г. Щільності газів, виміряні за однакових умов, відносяться як їх молярні маси. Так як при перевезенні зріджених газів на газовозах основним об'єктом практичних завдань є молекулярні речовини (рідини, пари, гази), то і основними шуканими величинами будуть молярна маса М(г/моль), кількість речовини vв молях і маса тречовини у грамах чи кілограмах.

Знаючи хімічну формулу того чи іншого газу, можна вирішити деякі практичні завдання, що виникають під час транспортування зріджених газів.

Приклад 1. У дек-танці знаходиться 22 т зрідженого етилену (З2 Н4 ). Необхідно визначити, чи достатньо на борту вантажу, щоб продути три вантажних танка об'ємом 5000 м 3 кожен, якщо після продування температура танків становитиме 0° С, а тиск 1013 мілібар.

1. Визначаємо молекулярну масу етилену:

М = 2 12,011 + 4 1,0079 = 28,054 г/моль.

2. Розраховуємо щільність парів етилену за нормальних умов:

ρ = M/V = 28,054: 22,4 = 1,232 г/л.

3. Знаходимо обсяг пари вантажу за нормальних умов:

22∙106: 1,252= 27544 м 3 .

Загальний обсяг вантажних танків складає 15000 м3. Отже, на борту достатньо вантажу, щоб продути всі вантажні танки парами етилену.

Приклад 2. Необхідно визначити, яка кількість пропану (З3 Н8 ) потрібно для продування вантажних танків загальною місткістю 8000 м 3 якщо температура танків становить +15 ° С, а тиск парів пропану в танку після закінчення продування не перевищуватиме 1013 мілібар.

1. Визначимо молярну масу пропану З3 Н8

М = 3 12,011 + 8 1,0079 = 44,1 г/моль.

2. Визначимо щільність пар пропана після продування танків:

ρ = М: v = 44,1: 23,641 = 1,865 кг/м 3 .

3. Знаючи щільність пари та об'єм, визначаємо загальну кількість пропану, необхідну для продування танка:

m = ρ v = 1,865 8000 = 14920 кг ≈ 15 т.

>> Маса атома. Відносна атомна маса

Маса атома. Відносна атомна маса

Матеріал параграфа допоможе вам з'ясувати:

> у чому різниця між масою атома та відносною атомною масою ;
> чому зручно користуватися відносними атомними масами;
> де визначити значення відносної атомної маси елемента.

Це цікаво

Маса електрона становить приблизно 910 -28 р.

Маса атома.

Важливою характеристикою атома його маса. Майже вся маса атома сконцентрована у ядрі. Електрони мають настільки малу масу, що нею зазвичай нехтують.

порівнюють з 1/12 - маси атома Карбону (він майже в 12 разів важчий за атом Гідрогену). Цю маленьку масу назвали атомною одиницею маси (скорочено – а. е. м.):

1а. е. м. = 1/12m a (С) = 1/12 1,994 10 -23 г = 1,662 10 -24 р.

Маса атома Гідрогену майже збігається з атомною одиницею маси: m а (Н)~ 1а. е. м. Маса атома Урана більше її в

Тобто
m a (U) ~ 238 а. е. м.

Число, яке одержують розподілом маси атома елемента на атомну одиницю маси, називають відносною атомною масою елемента. Цю величину позначають A r (E):

Індекс біля літери А - перша літера в латинському слові relativus – відносний.

Відносна атомна маса елемента показує, скільки разів маса атома елементабільше ніж 1/12 маси атома Карбону.

m а (Н) = 1,673 10 -2 4 г

ma (H) = 1 а. е. м.

A r (H) = 1

Відносна атомна маса елемента немає розмірності.

Першу таблицю відносних атомних мас становив майже 200 років тому англійський вчений Дж. Дальтон.

На підставі викладеного матеріалу можна зробити такі висновки:

Відносні атомні маси пропорційні до мас атомів;
співвідношення мас атомів такі самі, як і відносних атомних мас.

Значення відносних атомних мас хімічних елементів записані в періодичній системі .

Джон Дальтон (1766-1844)

Видатна англійська фізикта хімік. Член Лондонського королівського товариства(Англійська академія наук). Першим висунув гіпотезу про різних масахі розмірах атомів, визначив відносні атомні маси багатьох елементів та становив першу таблицю їх значень (1803). Запропонував символи елементів та позначення хімічних сполук.

Зробивши понад 200 000 метеорологічних спостережень, вивчивши склад та властивості повітря, відкрив закони парціальних (часткових) тисків газів (1801), теплового розширеннягазів (1802), розчинності газів у рідинах (1803).

Рис. 35. Клітина елемента Урану

Вони визначені дуже високою точністю; відповідні числає переважно п'яти- і шестизначними (рис. 35).

У нормальних хімічних розрахунках значення відносних атомних мас прийнято округлювати до цілих чисел. Так, для Гідрогену та Урану

A r (H) = 1,0079 ~ 1;
Ar (U) = 238,029 ~ 238.

Тільки значення відносної атомної маси Хлора округляють до десятих:

Ar (Cl) = 35,453 ~ 35,5.

Знайдіть у періодичній системі значення відносних атомних мас Літію, Карбону, Оксигену, Неону та округліть їх до цілих чисел.

У скільки разів маси атомів Карбону, Оксигену, Неону та Магнію більші за масу атома Гелія? Для обчислень використовуйте заокруглені значення відносних атомних мас.

Зверніть увагу: елементи розміщені в періодичній системі в порядку зростання атомних мас.

Висновки

Атоми мають дуже малу масу.

Для зручності обчислень використовують відносні маси атомів.

Відносна атомна маса елемента є ставленням маси атома елемента до маси атома Карбону.

Значення відносних атомних мас зазначені у періодичній системі хімічних елементів.

?
48. У чому різниця між поняттями «маса атома» та відносна атомна маса»?
49. Що таке атомна одиницямаси?
50. Що означають записи Ar і Ar?
51. Який атом легший – Карбону чи Титану? Скільки разів?
52. Що має велику масу: атом Флуору або два атоми Літію; два атоми Магнію чи три атоми Сульфура?
53. Знайдіть у періодичній системі три-чотири пари елементів, співвідношення мас атомів яких становить: а) 1: 2; б) 1: 3.
54. Обчисліть відносну атомну масу Гелію, якщо маса атома цього елемента дорівнює 6,647 - 10 -24 г.
55. Розрахуйте масу атома Берилію.

Попель П. П., Крикля Л. С., Хімія: Підруч. для 7 кл. загальноосвіт. навч. закл. – К.: ВЦ «Академія», 2008. – 136 с.: іл.