урок 11. Відносна молекулярна та формульна маси

Кожен хімічний елемент характеризується певним значенням відносної атомної маси. Склад будь-якої речовини виражається формулою її структурної одиниці (молекулярною формулою або формульною одиницею). Така формула складається з певної кількості атомів хімічних елементів. Тому маса структурної одиниці може бути виражена в атомних одиницях маси.

Речовини молекулярної будови характеризуються величиною відносної молекулярної маси, що позначається Мr.

Відносна молекулярна маса - це фізична величина, що дорівнює відношенню маси однієї молекули речовини до 1/12 частини маси атома вуглецю.

Ця величина дорівнює сумі відносних атомних мас хімічних елементів, що утворюють цю молекулу. При цьому, звичайно, необхідно враховувати індекси символів атомів в молекулярній формулі. Наприклад, розрахуємо відносну молекулярну масу води Н₂0:

Відносна молекулярна маса сірчаної кислоти H₂S0₄:

$\mathrm(H_SO_)=2 \cdot A_(H)+A_(S)+4 \cdot A_(O)=2 \cdot 1+32+16 \cdot 4=98~а.е.м.>$

Речовини немолекулярної будови також характеризуються подібною величиною, яка називається відносною формульною масою. Як і відносна молекулярна маса, вона дорівнює сумі відносних атомних мас всіх елементів, що входять до складу структурної одиниці таких речовин - формульної одиниці, і також позначається Мr. Наприклад, відносна формульна маса крейди СаСО₃, дорівнює:

$\mathrm(CaCO_)=A_(Ca)+A_(C)+3 \cdot A_(O)=40+12+16 \cdot 4=100~а.е.м.>$

Відносна формульна маса Al₂(S0₄)₃ дорівнює:

$\mathrm(Al_(SO_)_)=2 \cdot A_(Al)+3 \cdot (A_(S)+4 \cdot A_(O))=2 \cdot 27+3 \cdot(32+16 \) cdot 4) = 342 ~ а.е.м.> $

Виходячи з хімічної формули речовини, можна розрахувати масову частку атомів кожного хімічного елемента, що входить до його складу.

Масова частка (W) атомів хімічного елемента у речовині показує, яка частина відносної молекулярної (формульної) маси речовини посідає атоми даного елемента.

де w ( "дубль-ве") - масова частка елемента Х;

А_r(Х) - відносна атомна маса елемента Х;

а - кількість атомів елемента Х речовині;

М_r(Речовини) - відносна молекулярна (формульна) маса речовини, до складу якого входить даний елемент Х .

Масову частку виражають у частках одиниці, наприклад, 0,07; 0,26; 0,99. Значення масової частки можна виразити і у відсотках. Для цього значення в частках потрібно помножити на 100, наприклад, W(О) = 0,22, або 22 %.

Маса будь-якої речовини дорівнює сумі атомів, що входять до його складу. Тобто. масова частка всієї речовини дорівнює 100%, що становить суму масових часток атомів, що входять до складу речовини.

Отже, сьогодні ми дізналися:

- Відносна молекулярна маса (Mr) - це фізична величина, що дорівнює відношенню маси однієї молекули речовини до 1/12 частини маси атома вуглецю.

- Речовини немолекулярної будови також характеризуються подібною величиною, яка називається відносною формулою масою Мr і обчислюється також як і відносна молекулярна маса.

- Масова частка хімічного елемента у речовині дорівнює відношенню маси атомів цього елемента до маси всієї речовини.

Пройти тест з параграфу

Відносна молекулярна маса

У хімії надзвичайно важливим є поняття "молекулярна маса".Молекулярну масу часто плутають із молярною масою. Чим відрізняються ці величини, і які властивості мають?

Молекулярна маса

Атоми та молекули – найдрібніші частинки будь-яких хімічних речовин. Якщо постаратися виразити їх масу в грамах, то вийде число, в якому перед комою буде близько 20 нулів. Тому вимірювати масу у таких одиницях, як грами, незручно. Щоб вийти з цієї ситуації, слід якусь дуже малу масу прийняти за одиницю, а всі інші маси висловлювати по відношенню до неї. Як цю одиницю використовують 1/12 маси атома вуглецю.

Відносна молекулярна маса – це маса молекули речовини, яку вимірюють атомних одиницях маси. Молекулярна маса дорівнює відношенню маси молекули тієї чи іншої речовини до 1/12 маси атома вуглецю. Вона показує, у скільки разів маса молекули певної речовини більша за 1/12 маси атома вуглецю.

Мал. 1. Таблиця молекулярних мас органічних речовин.

Атомна одиниця маси (а. е. м.) дорівнює 1,66 * 10 -24 ступеня і являє собою 1/12 частина маси атома вуглецю, тобто атома ізотопу елемента вуглецю масове число якого дорівнює 12. Хімічний елемент в природі може мати кілька стійких ізотопів, тому, коли говорять про відносну атомну масу елемента або, як часто кажуть, про атомну масу елемента А то обов'язково враховують атомну масу всіх стійких нуклідів.

Молекулярну масу часто плутають із молярною масою, одиницею виміру якої є г/моль. І справді чисельно ці дві величини є абсолютно ідентичними, проте розмірність у них абсолютно різна.

Відносну молекулярну масу можна знайти, склавши між собою атомні маси

Щоб визначити молекулярну масу простих і складних речовин, необхідно знайти суму відносних атомних мас атомів, що входять до складу молекули. Наприклад, відносна молекулярна маса води Mr (H₂O), яка складається, як відомо, із двох атомів водню та одного атома кисню, дорівнює 1*2+16=18.

Це означає, що маса молекули води у 18 разів більша за 1/12 маси атома вуглецю. А молекулярна маса повітря дорівнює 29.

Мал. 2. Формула відносна молекулярна маса.

Атомна маса

Атомна маса хімічного елемента – також одне з найважливіших позначень хімії. Атомна маса – це середня величина з атомних мас стійких природних ізотопів цього елемента з урахуванням їхнього відносного вмісту у природі (їх природного поширення). Так, у природі існують два стійкі ізотопи елемента хлору Cl з масовими числами 35 і 37:

Ar(Cl)=(34.97*0.7553)+(36.95*0.2447)=35.45 – саме така величина прийнята для елемента хлору як його відносну атомну масу.

Вперше обчислення атомних ваг було зроблено Д. Дальтон. Атомні ваги елементів він відносив до атомної ваги водню, взявши його за одиницю. Проте обчислені відповідно до його принципу «найбільшої простоти» вага атома кисню та інших елементів виявилися неправильними.

Справжні атомні маси є мізерними. Атом водню важить 1,674 * 10 -24 ступеня грам, кисню 26,67 * 10 -24 ступеня грам, а вуглецю 19,993 * 10 -24 ступеня грам.

Що ми дізналися?

У шкільній програмі з хімії (8 клас) велика увага приділяється таким поняттям, як відносна атомна та молекулярна маса речовини. Учні вивчають їх відмінності та особливості, а також навчаються визначати маси газів та речовин.

Відносна молекулярна маса – формула, приклади, таблиця (хімія, 8 клас)

Для хіміків важливо знати маси молекул досліджуваних речовин. Вимірювати в кілограмах незручно, тому вчені використовують а. е. м. – атомні одиниці маси.

Поняття атомної одиниці маси

На сьогоднішній день прийнято домовленість, що маса атома вуглецю (а точніше його ізотопу вуглець-12) точно дорівнює 12 а. е. м. З цієї причини використовувану хіміками величину іноді називають вуглецевою одиницею. Раніше вчені використовували інші одиниці – водневу та кисневу, але вони з ряду причин виявились незручними. Досліди показують, що 1а. е. м. дорівнює приблизно 1,66 • 10 -27 кг.

Атомна маса показує, яку масу має той чи інший атом. Знайти її можна у таблиці Менделєєва. Зазвичай у цій таблиці маса записана як дробове число, дуже близьке до будь-якого цілого значення. Наприклад, атомна маса водню становить 1,000797 а. е. м., у гелію вона дорівнює 4,0026 а. е. м., а у кисню 15,9994 а. е. м. При вирішенні практичних завдань прийнято округлювати ці значення до цілих чисел. Тобто треба вважати, що водень атомна маса дорівнює 1 а. е. м, у гелію - 4 а. е. м., у кисню - 16 а. е. м. Винятком є ​​хлор, чию масу округляють до значення 35,5 а. е. м.

Важливо розуміти, що насправді один і той самий елемент атоми можуть мати різну масу. Такі атоми, що відрізняються за масою, називаються ізотопами. У ізотопів одного елемента однакова кількість протонів, але різна кількість нейтронів. При цьому всі ізотопи одного елемента мають однакові хімічні властивості.

У таблиці Менделєєва зазначено середню вагу всіх ізотопів, у своїй враховується їх поширеність у природі.Наприклад, у кисню є три стабільні ізотопи:

• кисень-16 (маса 15,9949 а. е. м, поширеність 99,759%)
• кисень-17 (маса 16,9991 а. е. м., поширеність 0,037%)
• кисень-18 (маса 17,9991 а. е. м., поширеність 0,204%)

З огляду на це атомна маса кисню, зазначена в таблиці Менделєєва, розраховується так:

(15,9949 • 99,759 + 16,9991 • 0,037 + 17,9991 • 0,204) / 100 = 15,9994 а. е. м.

Молекулярна маса

Знаючи атомні маси окремих елементів, можна знайти і молекулярні маси молекул. Для цього треба лише скласти атомні маси тих атомів, які входять до складу молекули.

Наприклад, розглянемо молекулу метану, вона має формулу СН₄тобто складається з 1 атома вуглецю (який важить 12 а. е. м.) і 4 атомів водню (кожний масою по 1 а. е. м.). Складаємо атомні маси:

12 + 1 + 1 + 1 + 1 = 12 + 4 • 1 = 16 а. е. м.

Отже, молекула метану має молекулярну масу 16 а. е. м.

Зауважимо, що дуже часто виникає плутанина через молекули простих газів – водню, кисню, азоту тощо. буд. Справа в тому, що їх молекули складаються з двох атомів, тому й маса у них удвічі більша, ніж маса атомів. Наприклад, атомна маса елемента кисень – 16 а. е. м., а ось молекула кисню, що має формулу₂, важить вже 16 • 2 = 32 а. е. м.

Молярна маса

Молекулярні маси тісно пов'язані з поняттям молярної маси. Молярна маса – це маса 1 молячи речовини. Чисельно вона збігається з молекулярною масою, але вимірюється в інших величинах - в грамах на моль, або г/моль.

Молярна маса дозволяє визначати, легше чи важче повітря той чи інший газ. Для цього треба лише порівняти молярну масу газу з молярною масою повітря, що становить 28,98 г/моль.Так, кисень виявляється важчим за повітря, тому що його молярна маса – 32 г/моль. Азот же легший за повітря, адже його маса дорівнює 28 г/моль. "молекул повітря" не існує (тому не існує і поняття "молекулярна маса повітря"). газів, переважно азоту та кисню. При цьому більш важкі молекули частіше зустрічаються в нижніх шарах атмосфери, а легкі молекули – на висоті. кисню та більше азоту.

Підбиття підсумків

Молекулярна маса показує, яку масу має та чи інша молекула. ​​Для її обчислення достатньо скласти маси атомів, що входять до молекули.