Відносна атомна та молекулярна маси

Атоми мають дуже невеликий розмір і 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.

Проте, якщо прийняти якусь дуже малу масу за одиницю, всі інші малі маси можна 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 масою є величина, що дорівнює відношенню реальної маси атома конкретного хімічного елемента до 1/12 реальної маси атома вуглецю. Це безрозмірна величина, оскільки діляться дві маси.

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

Тобто відносна атомна маса показує, у скільки разів маса конкретного атома більша за 1/12 атома вуглецю. Якщо атом А_r = 12, значить 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). У атома водню (H) A_r = 1. Це означає, що його маса дорівнює масі 1/12 частини 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 її атомів, то відносну молекулярну масу можна знайти, просто склавши відносні маси цих атомом. Наприклад, у молекулу води (H₂O) входять два атоми водню з A_r = 1 та один атом кисню з A_r = 16. Отже, Mr(Н₂O) = 18.

Ряд речовин має немолекулярну будову, наприклад метали. У разі їх відносну молекулярну масу вважають рівної їх відносної атомної масі.

У хімії важливим є величина, яка називається масова частка хімічного елемента у 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 чому вимірюється атомна одиниця маси

Атомна одиниця маси (а. е. м. або u) – одиниця маси, що дорівнює 1/12 маси атома ізотопу вуглецю 12 С, та застосовується в атомній та ядерній фізиці для вираження мас молекул, атомів, ядер, протона та нейтрону. 1 а.е.м. (u) ≈ 1.66054 . 10-27 кг. У ядерній фізиці та у фізиці елементарних частинок замість маси m використовують відповідно до співвідношення Ейнштейна Е = mс 2 її енергетичний еквівалент mс 2 , причому в якості одиниці енергії застосовують 1 електронвольт (эВ) та його похідні: 1 кілоелектронвольт (кеВ) = 10 3 еВ, 1 мегаелектронвольт (Ме6) , 1 гігаелектронвольт (ГеВ) = 10 9 еВ, 1 тераелектронвольт (ТеВ) = 10 12 еВ і т.д. 1 еВ - це енергія, що купується однозарядною частинкою (наприклад, електроном або протоном) при проходженні в електричному полі різниці потенціалів в 1 вольт. Як відомо 1 еВ = 1.6. 10 -12 ерг = 1.6. 10 -19 Дж. В енергетичних одиницях
1 а.е.м. (u) 931.494 МеВ. Маси протона (m_p) та нейтрону (m_n) в атомних одиницях маси та в енергетичних одиницях такі: m_p ≈ 1.0073 u ≈ 938.272 МеВ/з 2 m_n ≈ 1.0087 u ≈ 939.565 МеВ/с 2 . З точністю ~1% маси протону та нейтрону дорівнюють одній атомній одиниці маси (1 u).

Як розрахувати атомну масу

Для окремого атома атомна маса є сумою протонів і нейтронів. Електрони набагато менше протонів та нейтронів, тому їх маса не враховується у розрахунках.

Наукова фотобібліотека/Анджей Войчицький/Getty Images

• Хімія
  • Молекули
  • Основи
  • Хімічні закони
  • Періодична таблиця
  • Проекти та експерименти
  • Науковий метод
  • Біохімія
  • Фізична хімія
  • Медична хімія
  • Хімія у повсякденному житті
  • Відомі хіміки
  • Заходи для дітей
  • Скорочення та скорочення

  Вас можуть попросити обчислити атомну масу у хімії чи фізиці. Існує більше одного способу знайти атомну масу. Який метод ви використовуєте залежить від наданої вам інформації. По-перше, непогано було б зрозуміти, що саме означає атомна маса.

  Що таке атомна маса?

  Атомна маса - це сума мас протонів, нейтронів та електронів в атомі або середня маса групи атомів. Однак електрони мають настільки меншу масу, ніж протони та нейтрони, що вони не враховуються у розрахунках. Отже, атомна маса – це сума мас протонів та нейтронів. Є три способи знайти атомну масу залежно від вашої ситуації. Який з них використовувати залежить від того, чи є у вас один атом, природний зразок елемента або вам просто потрібно знати стандартне значення.

  3 способи знайти атомну масу

  Метод, який використовується для визначення атомної маси, залежить від того, чи ви шукаєте один атом, природний зразок або зразок, що містить відоме співвідношення ізотопів:

  1) Знайдіть атомну масу у періодичній таблиці.

  Якщо ви вперше стикаєтеся з хімією, ваш інструктор захоче, щоб ви навчилися використовувати періодичну таблицю для визначення атомної маси (атомної ваги) елемента. Цей номер зазвичай відображається під символом елемента. Знайдіть десяткове число, яке є середньозваженим значенням атомних мас усіх природних ізотопів елемента.

  Приклад: якщо вас попросять вказати атомну масу вуглецю, вам потрібно спочатку дізнатися символ його елемента C. Знайдіть C в періодичній таблиці. Одне число – це номер елемента вуглецю чи атомний номер. Атомний номер збільшується в міру просування таблиці. Це не те значення, яке вам потрібне. Атомна маса або атомна вага – це десяткове число. Кількість значущих цифр варіюється залежно від таблиці, але значення становить близько 12,01.

  Це значення періодичній таблиці дається в одиницях атомної маси або а.е.м. , але для розрахунків з хімії зазвичай пишете атомну масу в грамах на моль або г/моль.Атомна маса вуглецю дорівнюватиме 12,01 грама на моль атомів вуглецю.

  2) Сума протонів та нейтронів для одного атома

  Щоб розрахувати атомну масу одного атома елемента, складіть маси протонів та нейтронів.

  Приклад: Знайдіть атомну масу ізотопу вуглецю, що має 7 нейтронів. Ви можете бачити з періодичної таблиці, що вуглець має атомний номер 6, що відповідає числу його протонів. Атомна маса атома дорівнює масі протонів плюс маса нейтронів, 6 + 7 або 13.

  3) Середньозважене значення для всіх атомів елемента

  Атомна маса елемента є середньозваженим значенням всіх ізотопів елемента, засноване на їх природному змісті. З допомогою цих кроків легко розрахувати атомну масу елемента.

  Як правило, у цих завданнях вам надається список ізотопів з їхньою масою та їх природним змістом або у вигляді десяткового числа, або у відсотках.

  1. Помножте масу кожного ізотопу з його поширеність. Якщо ваш достаток виражений у відсотках, розділіть відповідь на 100.
  2. Складіть ці значення разом.

  Відповідь - загальна атомна маса або атомна вага елемента.

  Приклад: Вам дано зразок, що містить 98% вуглецю-12 та 2% вуглецю-13. Яка відносна атомна маса елемента?

  Спочатку перетворіть відсотки на десяткові значення, розділивши кожен відсоток на 100. Зразок стає 0,98 вуглецю-12 і 0,02 вуглецю-13. (Рада: ви можете перевірити свої математичні здібності, переконавшись, що сума десяткових знаків дорівнює 1. 0,98 + 0,02 = 1,00).

  Потім помножте атомну масу кожного ізотопу частку елемента у зразку:

  0,98 х 12 = 11,76
  0,02 х 13 = 0,26

  Для остаточної відповіді складіть їх разом:

  11,76 + 0,26 = 12,02 г/моль

  Додаткова примітка: ця атомна маса трохи вища, ніж значення, вказане в періодичній таблиці елемента вуглецю. Що це вам каже? Зразок, який дали для аналізу, містив більше вуглецю-13, ніж зазвичай. Ви знаєте це, тому що ваша відносна атомна маса вище, ніж значення таблиці Менделєєва , навіть незважаючи на те, що число таблиці Менделєєва включає важчі ізотопи, такі як вуглець-14. Крім того, зверніть увагу, що числа, зазначені в періодичній таблиці, відносяться до земної кори/атмосфери і можуть мати мало відношення до очікуваного співвідношення ізотопів у мантії чи ядрі чи інших світах.

  Згодом ви можете помітити, що значення атомної маси, вказані для кожного елемента в періодичній таблиці, можуть змінитися трохи. Це відбувається, коли вчені переглядають розрахункове співвідношення ізотопів у земній корі. У періодичних таблицях іноді вказується діапазон значень, а чи не одна атомна маса.