Как найти абсолютную массу атома: Как определить абсолютную массу атома. Атомно-молекулярное учение

Содержание

Абсолютные массы атомов и молекул. Атомная единица массы. Относительная атомная масса. Относительная молекулярная масса и ее расчет

Одной из важнейших характеристик атома является его масса. Абсолютная масса атома (т. е. масса выращенная в граммах) величина очень малая. Так атом водорода имеет массой 1,67·1024 г. Поэтому для практических целей удобнее пользоваться атомной единицей массы (а.е.м.). В качестве 1 а.е.м. принята точно 1/12 часть массы атома изотопа углерода 12С.

Атомной массой элемента называется масса его атома выраженная в атомных единицах массы. Иными словами, атомная масса показывает, во сколько раз масса данного атома больше 1/12 массы атома 12С. Так атом азота в 14/12 раза тяжелее атома углерода.

Молекулярной массой вещества называется масса молекулы, выраженная в атомных единицах массы. Например М(СО2

) = 44 а.е.м.

До 1961 года для измерения атомных масс использовалась кислородная единица (к. е.), равная 1/16 атома кислорода. Введение углеродной шкалы атомных масс вместо кислородной связано с различием эталонов физической и химической атомных шкал. При масс-спектроскопических измерениях атомных масс в качестве единицы измерения принималась 1/16 массы изотопа кислорода-16, а в основе химической шкалы была 1/16 средней массы атома природного кислорода, состоящего из смеси изотопов 16О, 17О, 18О. Поэтому величины некоторых констант рассчитанные по физической и химической шкалам были различными. Кроме того изотопный состав природного кислорода также непостоянен. В связи с чем и был осуществлён переход на углеродную единицу.

Зная формулу химического соединения, можно рассчитать его молекулярную массу как сумму масс всех входящих в неё атомов. Например:

М(H2SO4

) = 1·2 + 32 + 16·4 = 98 а.е.м.

    1. Количество вещества и его расчет. Моль – единица количества вещества. Число Авогадро. Молярная масса и ее расчет

Широко применяется в химии и единица количества вещества — моль.

Моль — это количество вещества содержащее столько структурных единиц (атомов, молекул, ионов, электронов и др.), сколько их содержится в 12 г изотопа углерода-12.

Понятие «количество вещества» и, соответственно, единица его измерения – моль используются в большинстве химических расчетов. Эта величина однозначно связана с массой, числом структурных единиц и объемом (если это газ или пары) вещества. Если задано количество вещества, то эти величины легко рассчитать.

N = n  NA

m 

= n  M

n

Число частиц в одном моле вещества в настоящее время определено с большой точностью — 6,0249·1023. В практических расчетах его принимают равным 6,02·1023. Это число называется Числом Авогадро и обозначается буквой N.

Чтобы представить себе, как велико число Авогадро, допустим, что нам удалось пометить все молекулы, содержащиеся в одном моле воды (18 г). Если эту воду вылить в океан и дождаться, когда воды Мирового океана перемешаются, то набрав в любом месте стакан воды, мы найдём в нём примерно 100 меченых молекул.

Масса одного моля вещества называется его молярной массой. Молярную массу обычно выражают в граммах на моль (г/моль) или килограммах на моль (кг/моль). Так, М(СаСО3) = 100 г/моль = 0,1 кг/моль.

Моль любого вещества содержит одно и тоже число структурных элементов независимо от его химических свойств и агрегатного состояния.

Из этого следует, что моль молекул различных газов при одних и тех же условиях занимает одинаковый объём. Этот вывод был подтверждён опытными данными.

Закон зквивалентов. Абсолютная масса атома, молекулы | Задачи 18

 


Задание 18.
Исходя из молярной массы углерода и воды, определите абсолютную массу атома углерода и молекулы воды в граммах. 

Решение:
Моль – это количество вещества, в котором содержится число частиц любого определённого сорта равное постоянной Авогадро (6,02 . 1023). Молярная масса вещества – это масса одного моля, выраженная в граммах, (г/моль) и численно равная его относительной молекулярной (атомной) массе, выраженной в атомных единицах массы (а. е. м. ). Так как атомная масса углерода и молекулярная масса воды соответственно равны 12 и 18 а. е.м., то их молярные массы равны: М(С) = 12 г/моль; М(Н2О) = 18 г/моль. Исходя из того, что 1 моль любого вещества содержит 6,02 . 1023 частиц (атомов или молекул). Рассчитаем массу атома углерода и массу молекулы воды, получим:

  • m = M/NA; m = 12/6,02 1023 = 2 .  10-23 г; m = 18/6,02
    .
    1023 = 3 . 10-23 г.

Ответ: 2,010-23 г; 3,0 .  10-23 г.


Задание 19.
На нейтрализацию 9,797 г ортофосфорной кислоты израсходовано 7,998 г NаОН. Вычислите количество вещества эквивалента, молярную массу эквивалента и основность Н3РО4 в этой реакции. На основании расчета напишите уравнение реакции. 
Решение:

М(H3PO4) = 98 г/моль; М(NaOH) = 40 г/моль; МЭ(NaOH) = 40 г/моль.

Согласно закону эквивалентов массы (объёмы) реагирующих веществ m1 и m2 пропорциональны их молярным массам (объёмам):

Количество вещества эквивалента равно:

Э = МЭ(H

3PO4)/ М(H3PO4) = 49/98 = 0,5 моль.

Основность кислоты определяем делением молекулярной массы на молярную массу эквивалента , получим: М(H3PO4)/ МЭ(H3PO4) = 98/49 = 2. Исходя из того, что основность кислоты равна 2, то количество вещества эквивалента кислоты равно 0,5 моль (1/2 = 0,5).

Уравнение реакции имеет вид:

H3PO4 + 2NaOH = Na2HPO4 + 2H2O

Ответ: 0,5 моль; 49 г/моль; основность кислоты 2.


Формула атомной массы элемента в химии

Определение и формула атомной массы

Массы атомов и молекул очень малы, поэтому в качестве единицы измерения удобно выбрать массу одного из атомов и выражать массы остальных атомов относительно нее. Именно так и поступал основоположник атомной теории Дальтон, который составил таблицу атомных масс, приняв массу атома водорода за единицу.

До 1961 года в физике за атомную единицу массы (а.е.м. сокращенно) принимали 1/16 массы атома кислорода

16О, а в химии – 1/16 средней атомной массы природного кислорода, который является смесью трех изотопов. Химическая единица массы была на 0,03% больше, чем физическая.

В настоящее время за в физике и химии принята единая система измерения. В качестве стандартной единицы атомной массы выбрана 1/12 часть массы атома углерода 12С.

1 а.е.м. = 1/12 m(12С) = 1,66057×10-27 кг = 1,66057×10-24 г.

При расчете относительной атомной массы учитывается распространенность изотопов элементов в земной коре. Например, хлор имеет два изотопа 35Сl (75,5%) и 37Сl (24,5%).Относительная атомная масса хлора равна:

Ar(Cl) = (0,755×m(35Сl) + 0,245×m(37Сl)) / (1/12×m(12С) = 35,5.

Из определения относительной атомной массы следует, что средняя абсолютная масса атома равна относительной атомной массе, умноженной на а.е.м.:

m(Cl) = 35,5 ×1,66057×10-24 = 5,89×10-23 г.

Примеры решения задач

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

Глава 2. Разбор задач

 
1. Определить массу нейтрального атома U238.
Решение
Первый вариант:

Согласно определению относительная атомная масса элемента А показывает во сколько раз масса атома больше атомной единицы массы (1 а.е.м.):

A = Mат(А,Z) / mа.е.м.,

(2.27)

Подставляя необходимые значения в формулу (2.27) получим массу атома U238.

Mат(238,92) = 238.051·1.66·10−27кг = 395.16·10−27кг,

(2.28)

Второй вариант:

Найдем массу атома зная постоянную Авогадро NА = 6.022·1023 моль−1.

Число молекул (атомов) в одном моле вещества называется постоянной Авогадро 

NА = 6,022·1023 моль−1. Согласно определению масса атома M(A,Z) связана с молярной массой μ и постоянной Авогадро NА следующим соотношением:

M(A,Z) = μ / NА,

(2.29)

Подставляя необходимые значения в формулу (2.29), получим:

 (2.30)

Ответ:  Mат(238,92) = 395.302·10−27 кг.  

 
2. Зная постоянную Авогадро NА=6.022·1023 моль-1, определить массу нейтрального атома углерода 6С12 и массу m, соответствующую углеродной единице массы. Определить массу нейтрального атома урана-238.
Решение
Согласно определению масса атома углерода 6С12 равна:

 (2.31)

За одну атомную единицу массы (а.е.м.) принимается 1/12 часть нейтрального атома изотопа 6С12, тогда:

mа.е.м. = 1/12·19.945·10-27кг = 1.66·10−27кг.

(2.32)

Ответ:  Mат(12,6) = 19.945·10−27 кг, mа.е.м. = 1.66·10−27 кг.  

 
3. Определить, какую часть массы нейтрального атома Pu-240 составляет масса его электронной оболочки (относительную атомную массу принять равной массовому числу).
Решение
Согласно условию задачи необходимо определить следующую величину:

 (2.33)

Подставляя необходимые значения в формулу (2.33), получим:

(2.34)

Ответ:  μ = 0.021·10−6.  

 
4. Бор представляет собой смесь двух изотопов с относительными атомными массами 10.013 и 11.009. Какого содержание в % каждого из этих изотопов в естественном боре? Относительная атомная масса элемента бора равна 10.811.
Решение
Согласно определению, относительная атомная масса смеси определяется соотношением:
Ar1·ω1 + Ar2·ω2 + … = Ar.

 (2.35)

Используя соотношение (2.35) и то, что ω1 + ω2 = 1, получим:

ω1 = 79,8%, ω2 = 20,2%.  
Ответ:  ω1 = 79,8%, ω2 = 20,2%.  

 
5. Оценить плотность ядерного вещества и концентрацию нуклонов в ядре.
Решение
Согласно определению, плотность любого вещества равна:
ρ = m/V.

 (2.36)

На основании формулы (2.36) плотность ядерного вещества равна:

ρяд = mяд / Vяд.  

Массу ядра можно найти следующим образом:

mяд = N·mn + Z·mp.

 (2.37)

Так как mn ≈ mp ≈ 1.66·10−27 кг, а Z + N = A, получим:

mяд = 1.66·10−27·A кг.

 (2.38)

Согласно капельной модели, ядро представляет собой сферическую несжимаемую ядерную жидкость. Радиус ядра, согласно капельной модели, равен:

R = r0·A1/3.

 (2.39)

Объем ядра будет равен:

Vяд = 4/3·π·Rяд3.

 (2.40)

Подставляя (2.39) в (2.40) получим выражение для расчета объема ядра:

Vяд = 4/3·π·(1.45·10-13)3·A.

 (2.41)

Подставляя (2.38) и (2.41) в (2.36), получим выражение для расчета плотности ядерного вещества:

 (2.42)

Из выражения (2.42) определяем концентрацию нуклонов в ядре:

 (2.43)

Из последних двух формул следует, что все ядра имеют одинаковую плотность и концентрацию. То, что плотность ядерного вещества всех ядер постоянна, говорит о несжимаемости ядерной жидкости.

Ответ:  ρ ≈ 1017 кг/м3, n ≈ 1038 нуклон/см3.  

 
6. Какая энергия соответствует 1 грамму вещества (ответ дать в Дж, МВт·час, МэВ)?
Решение
Согласно соотношению Эйнштейна, каждому значению массы в кг соответствует определенное количество энергии в Дж:
E = mc2.

 (2.44)

Подставляя в формулу (2.44) значение массы, получим:

Е = 10−3·(3·108)2 = 9·1013 Дж.  

Т.к. 1 МэВ = 1,6·10−13 Дж, тогда Е = 9·1013 Дж = 5.6·1026 МэВ = 25000 МВт·час.

Ответ:  Е = 9·1013 Дж = 5.6·1026 МэВ = 25000 МВт·час.  

 
7. Ядро 92U235 захватило тепловой нейтрон. В результате деления составного ядра образовалось 3 нейтрона и два радиоактивных осколка, которые превратились в стабильные ядра Y89 и неодима Nd144. Сколько энергии выделится при делении ядра 92U235 тепловыми нейтронами? Ответ дать в МэВ.
Решение
Ядерная реакция имеет вид:
U235 + 0n1→U236→Y89 + Nd144 + 3·0n1.

 (2.45)

Из определения энергии связи и соотношения Эйншейна следует:

E = 931.5·Δm МэВ,

 (2.46)

E = 931.5·[ (235.11704 + 1.00866) − (88.93712 + 143.95607 + 3∙1.00866) ] = 192 МэВ.

Ответ:  E = 192 МэВ.  

 
8. Определить энергию, которая выделится при делении 1 кг U-235. Какое количество нефти необходимо сжечь для получения такого же количества тепла? Теплотворная способность нефти равна q = 42 кДж/г. Ответ дать в кДж, МВт·сут).
Решение
Из предыдущей задачи известно, что при делении одного ядра (атома) U-235 выделяется энергия порядка 200 МэВ. Определим сколько ядер содержится в 1 кг урана:

 (2.47)

При подстановки в (2.47) числовые значения, получим:

 (2.48)

Энергия, которая выделится при делении одного ядра, равна: Ef ≈ 200 МэВ ≈ 3.2·10-11 Дж ≈ 4.9·10-11кВт·час. Тогда при делении 1 кг выделится следующее количество энергии:

E = Ef·Nяд = 0.8·1011 кДж = 960 МВт·сут.  

Согласно определению теплотворная способность равна:

q = Q/mкДж/г.

 (2.49)

Из (2.49) находим эквивалентное количество нефти:

 (2.50)

Ответ:  E = 0.8·1011 кДж = 960 МВт·сут, mнефти = 1.9 ктонн.  

 
9. Сколько энергии выделится при синтезе ядра 2Не4 из свободных нуклонов? Чему равна удельная энергия связи нуклонов ядра 2Не4? Ответ дать в МэВ.
Решение
Из определения энергии связи и из соотношения Эйнштейна, следует:
E = 931.5·Δm МэВ,

 (2.51)

Подставляя численные значения в формулу (2.51), получим:

Eсв = 931.5·0.0256 = 23.8 МэВ.  

Согласно определению энергия связи, отнесенная к массовому числу А, называется удельной энергией связи нуклонов в ядре:

Eуд = ΔE/А = ΔMc2/А.

 (2.52)

Полученной значение для Eсв подставляем в формулу (2.52), получим:

Eуд = 23.8 МэВ/4 = 6 МэВ.  
Ответ:  Eуд = 6 МэВ.  

 
10. Определить, во сколько раз магнетон Бора (единица магнитного момента электрона) больше ядерного магнетона (единица магнитного момента ядра).
Решение
Согласно определению магнетон Бора и ядерный магнетон определяются по соотношениям:

 (2.53)


 (2.54)

Ответ:  μБ/μяд = 1835.  
 

Атомная масса рассчитать. Химические формулы

Одной из основных характеристик любого химического элемента является его относительная атомная масса.

(Атомная единица массы — это 1/12 массы атома углерода, масса которого принимается равной 12 а. е. м. и составляет 1,66 10 24 г.

Сравнивая массы атомов элементов с одной а.е.м., находят численные значения относительной атомной массы (Аг).

Относительная атомная масса элемента показывает, во сколько раз масса его атома больше 1/12 массы атома углерода.

Например, для кислорода Аг (О) = 15,9994, а для водорода Аг (Н) = 1,0079.

Для молекул простых и сложных веществ определяют относительную молекулярную массу, которая численно рав­на сумме атомных масс всех атомов, входящих в состав молекулы. Например, молекулярная масса воды Н2 О

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

Закон авогадро

В химии наряду с единицами массы и объёма используется единица количества вещества, называемая молем.

!МОЛЬ (v ) — единица измерения количества вещества, содержащего столько структурных единиц (молекул, атомов, ионов), сколько атомов содержится в 0,012 кг (12 г) изотопа углерода «С’’.

Это означает, что 1 моль любого вещества содержит одно и то же число структурных единиц, равное 6,02 10 23 . Эта величина носит название постоянной Авогадро (обозначение N А , размерность 1/моль).

Итальянский ученый Амадео Авогадро в 1811 году выдвинул гипотезу, которая в дальнейшем была подтверждена опытными данными и получила впоследствии название закона Авогадро. Он обратил внимание на то, что все газы одинаково сжимаются (закон Бойля-Мариотта) и обладают одинаковыми коэффициентами термального расшире­ния (закон Гей-Люссака). В связи с этим он предположил, что:

в равных объёмах различных газов, находящихся при одинаковых условиях, содержится одинаковое число молекул.

При одинаковых условиях (обычно говорят о нормальных условиях: абсолютное давление равно 1013 миллибар и температура 0° С) расстояние между молекулами у всех газов одинаково, а объём молекул ничтожно мал. Учитывая все вышесказанное, можно сделать предположение:

!если в равных объемах газов при одинаковых условиях содержится одинаковое число молекул, то и массы, в которых содержится одинаковое число молекул,должны иметь одинаковые объёмы.

Другими словами,

При одинаковых условиях 1 моль любого газа занимает одинаковый объем. При норальных условиях 1 моль любого газа занимает объем v , равный 22,4 л. Этот объем называется молярным объемом газа (размерность л/моль или м ³ /моль).

Точное значение молярного объёма газа при нормальных условиях (давление 1013 миллибар и температу­ра 0° С) составляет 22,4135 ± 0,0006 л/моль. При стандартных условиях (t =+15° С, давление = 1013 мбар) 1 моль газа занимает объём 23,6451 л, а при t =+20° С и давлении 1013 мбар 1 моль занимает объём около 24,2 л.

В численном выражении молярная масса совпадает с массами атомов и молекул (в а. е. м.) и с относительными атомными и молекулярными массами.

Следовательно, 1 моль любого вещества имеет такую массу в граммах, которая численно равна молекулярной массе данного вещества, выраженной в атомных единицах массы.

Например, М(O2) = 16 а. е. м. 2 = 32 а. е. м., таким образом, 1 моль кислорода соответствует 32 г. Плотности газов, измеренные при одинаковых условиях, относятся как их молярные массы. Так как при перевозке сжиженных газов на газовозах основным объектом практических задач являются молекуляр­ные вещества (жидкости, пары, газы), то и основными искомыми величинами будут молярная масса М (г/моль), количество вещества v в молях и масса т вещества в граммах или килограммах.

Зная химическую формулу того или иного газа, можно решить некоторые практические задачи, возникающие при транспортировке сжиженных газов.

Пример 1. В дек-танке находится 22 т сжиженного этилена 2 Н 4 ). Необходимо определить, достаточно ли на борту груза, для того чтобы продуть три грузовых танка объёмом 5000 м 3 каждый, если после продувки температура танков будет составлять 0° С, а давление 1013 миллибар.

1. Определяем молекулярную массу этилена:

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

2. Рассчитываем плотность паров этилена при нормальных условиях:

ρ = M/V = 28,054: 22,4 = 1,232 г/л.

3. Находим объём паров груза при нормальных условиях:

22∙10 6: 1,252= 27544 м 3 .

Общий объём грузовых танков составляет 15000 м 3 . Следовательно, на борту достаточно груза, для того чтобы продуть все грузовые танки парами этилена.

Пример 2 . Необходимо определить, какое количество пропана 3 Н 8 ) потребуется для продувки грузовых танков общей вместимостью 8000 м 3 , если температура танков составляет +15° С, а давление паров пропана в танке после окончания продувки не будет превышать 1013 миллибар.

1. Определим молярную массу пропана С 3 Н 8

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

2. Определим плотность паров пропана после продувки танков:

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

3. Зная плотность паров и объём, определяем общее количество пропана, необходимое для продувки танка:

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

Для измерения массы атома используется относительная атомная масса, которая выражается в атомных единицах массы (а. е. м.). Относительная молекулярная масса складывается из относительных атомных масс веществ.

Понятия

Для осознания, что такое относительная атомная масса в химии, следует понимать, что абсолютная масса атома слишком мала, чтобы выражать её в граммах, а тем более в килограммах. Поэтому в современной химии за атомную единицу массы (а. е. м.) взята 1/12 часть массы углерода. Относительная атомная масса равна отношению абсолютной массы к 1/12 абсолютной массы углерода. Другими словами относительная масса отражает, во сколько раз масса атома конкретного вещества превышает 1/12 массы атома углерода. Например, относительная масса азота — 14, т.е. атом азота содержит 14 а. е. м. или в 14 раз больше, чем 1/12 часть атома углерода.

Рис. 1. Атомы и молекулы.

Среди всех элементов водород самый лёгкий, его масса равна 1 единице. Самые тяжёлые атомы имеют массу в 300 а. е. м.

Молекулярная масса — значение, показывающее, во сколько раз масса молекулы превышает 1/12 часть массы углерода. Также выражается в а. е. м. Масса молекулы складывается из массы атомов, поэтому для вычисления относительной молекулярной массы необходимо сложить значения масс атомов вещества. Например, относительная молекулярная масса воды равна 18. Это значение складывается из относительных атомных масс двух атомов водорода (2) и одного атома кислорода (16).

Рис. 2. Углерод в периодической таблице.

Как видно, эти два понятия имеют несколько общих характеристик:

  • относительная атомная и молекулярная массы вещества — безразмерные величины;
  • относительная атомная масса имеет обозначение A r , молекулярная — M r ;
  • единица измерения одинакова в обоих случаях — а. е. м.

Молярная и молекулярная массы совпадают численно, но отличаются по размерности. Молярная масса — это отношение массы вещества к количеству молей. Она отражает массу одного моля, который равен числу Авогадро, т.е. 6,02 ⋅ 10 23 . Например, 1 моль воды весит 18 г/моль, а M r (Н 2 О) = 18 а. е. м. (тяжелее в 18 раз одной атомной единицы массы).

Как рассчитать

Чтобы выразить относительную атомную массу математически, следует определить, что 1/2 часть углерода или одна атомная единица массы равна 1,66⋅10 −24 г. Следовательно, формула относительной атомной массы имеет следующий вид:

A r (X) = m a (X) / 1,66⋅10 −24 ,

где m a — абсолютная атомная масса вещества.

Относительная атомная масса химических элементов указана в периодической таблице Менделеева, поэтому её не нужно рассчитывать самостоятельно при решении задач. Относительные атомные массы принято округлять до целых. Исключение составляет хлор. Масса его атомов равна 35,5.

Следует обратить внимание, что при расчёте относительной атомной массы элементов, имеющих изотопы, учитывается их среднее значение. Атомная масса в этом случае высчитывается следующим образом:

A r = ΣA r,i n i ,

где A r,i — относительная атомная масса изотопов, n i — содержание изотопов в природных смесях.

Например, кислород имеет три изотопа — 16 О, 17 О, 18 О. Их относительная масса равна 15,995, 16,999, 17,999, а их содержание в природных смесях — 99,759 %, 0,037 %, 0,204 % соответственно. Поделив проценты на 100 и подставив значения, получим:

A r = 15,995 ∙ 0,99759 + 16,999 ∙ 0,00037 + 17,999 ∙ 0,00204 = 15,999 а.е.м.

Обратившись к периодической таблице, легко найти это значение в клетке кислорода.

Рис. 3. Таблица Менделеева.

Относительная молекулярная масса — сумма масс атомов вещества:

При определении значения относительной молекулярной массы учитываются индексы символов. Например, вычисление массы H 2 CO 3 выглядит следующим образом:

M r = 1 ∙ 2 + 12 + 16 ∙ 3 = 62 а. е. м.

Зная относительную молекулярную массу, можно вычислить относительную плотность одного газа по второму, т.е. определить, во сколько раз одно газообразное вещество тяжелее второго. Для этого используется уравнение D (y) x = M r (х) / M r (y).

Что мы узнали?

Из урока 8 класса узнали об относительной атомной и молекулярной массе. За единицу относительной атомной массы принята 1/12 часть массы углерода, равная 1,66⋅10 −24 г. Для вычисления массы необходимо абсолютную атомную массу вещества разделить на атомную единицу массы (а. е. м.). Значение относительной атомной массы указано в периодической системе Менделеева в каждой клетке элемента. Молекулярная масса вещества складывается из суммы относительных атомных масс элементов.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.6 . Всего получено оценок: 219.

Атомной массой называется сумма масс всех протонов, нейтронов и электронов, из которых состоит тот или иной атом или молекула. По сравнению с протонами и нейтронами масса электронов очень мала, поэтому она не учитывается в расчетах. Хотя это и некорректно с формальной точки зрения, нередко данный термин используется для обозначения средней атомной массы всех изотопов элемента. На самом деле это относительная атомная масса, называемая также атомным весом элемента. Атомный вес – это среднее значение атомных масс всех изотопов элемента, встречающихся в природе. Химики должны различать эти два типа атомной массы при выполнении своей работы – неправильное значение атомной массы может, к примеру, привести к неправильному результату для выхода продукта реакции.

Шаги

Нахождение атомной массы по периодической таблице элементов

    Изучите как записывается атомная масса. Атомная масса, то есть масса данного атома или молекулы, может быть выражена в стандартных единицах системы СИ – граммах, килограммах и так далее. Однако в связи с тем, что атомные массы, выраженные в этих единицах, чрезвычайно малы, их часто записывают в унифицированных атомных единицах массы, или сокращенно а.е.м. – атомные единицы массы. Одна атомная единица массы равна 1/12 массы стандартного изотопа углерод-12.

  • Атомная единица массы характеризует массу одного моля данного элемента в граммах . Эта величина очень полезна при практических расчетах, поскольку с ее помощью можно легко перевести массу заданного количества атомов или молекул данного вещества в моли, и наоборот.
  • Найдите атомную массу в периодической таблице Менделеева. В большинстве стандартных таблиц Менделеева содержатся атомные массы (атомные веса) каждого элемента. Как правило, они приведены в виде числа в нижней части ячейки с элементом, под буквами, обозначающими химический элемент. Обычно это не целое число, а десятичная дробь.

    Помните о том, что в периодической таблице приведены средние атомные массы элементов. Как было отмечено ранее, относительные атомные массы, указанные для каждого элемента в периодической системе, являются средними значениями масс всех изотопов атома. Это среднее значение ценно для многих практических целей: к примеру, оно используется при расчете молярной массы молекул, состоящих из нескольких атомов. Однако когда вы имеете дело с отдельными атомами, этого значения, как правило, бывает недостаточно.

    • Поскольку средняя атомная масса представляет собой усредненное значение для нескольких изотопов, величина, указанная в таблице Менделеева не является точным значением атомной массы любого единичного атома.
    • Атомные массы отдельных атомов необходимо рассчитывать с учетом точного числа протонов и нейтронов в единичном атоме.
  • Расчет атомной массы отдельного атома

    1. Найдите атомный номер данного элемента или его изотопа. Атомный номер – это количество протонов в атомах элемента, оно никогда не изменяется. Например, все атомы водорода, причем только они, имеют один протон. Атомный номер натрия равен 11, поскольку в его ядре одиннадцать протонов, тогда как атомный номер кислорода составляет восемь, так как в его ядре восемь протонов. Вы можете найти атомный номер любого элемента в периодической таблице Менделеева – практически во всех ее стандартных вариантах этот номер указан над буквенным обозначением химического элемента. Атомный номер всегда является положительным целым числом.

      • Предположим, нас интересует атом углерода. В атомах углерода всегда шесть протонов, поэтому мы знаем, что его атомный номер равен 6. Кроме того, мы видим, что в периодической системе, в верхней части ячейки с углеродом (C) находится цифра «6», указывающая на то, что атомный номер углерода равен шести.
      • Обратите внимание, что атомный номер элемента не связан однозначно с его относительной атомной массой в периодической системе. Хотя, особенно для элементов в верхней части таблицы, может показаться, что атомная масса элемента вдвое больше его атомного номера, она никогда не рассчитывается умножением атомного номера на два.
    2. Найдите число нейтронов в ядре. Количество нейтронов может быть различным для разных атомов одного и того же элемента. Когда два атома одного элемента с одинаковым количеством протонов имеют разное количество нейтронов, они являются разными изотопами этого элемента. В отличие от количества протонов, которое никогда не меняется, число нейтронов в атомах определенного элемента может зачастую меняться, поэтому средняя атомная масса элемента записывается в виде десятичной дроби со значением, лежащим между двумя соседними целыми числами.

      Сложите количество протонов и нейтронов. Это и будет атомной массой данного атома. Не обращайте внимания на количество электронов, которые окружают ядро – их суммарная масса чрезвычайно мала, поэтому они практически не влияют на ваши расчеты.

    Вычисление относительной атомной массы (атомного веса) элемента

    1. Определите, какие изотопы содержатся в образце. Химики часто определяют соотношение изотопов в конкретном образце с помощью специального прибора под названием масс-спектрометр. Однако при обучении эти данные будут предоставлены вам в условиях заданий, контрольных и так далее в виде значений, взятых из научной литературы.

      • В нашем случае допустим, что мы имеем дело с двумя изотопами: углеродом-12 и углеродом-13.
    2. Определите относительное содержание каждого изотопа в образце. Для каждого элемента различные изотопы встречаются в разных соотношениях. Эти соотношения почти всегда выражают в процентах. Некоторые изотопы встречаются очень часто, тогда как другие очень редки – временами настолько, что их с трудом можно обнаружить. Эти величины можно определить с помощью масс-спектрометрии или найти в справочнике.

      • Допустим, что концентрация углерода-12 равна 99%, а углерода-13 – 1%. Другие изотопы углерода действительно существуют, но в количествах настолько малых, что в данном случае ими можно пренебречь.
    3. Умножьте атомную массу каждого изотопа на его концентрацию в образце. Умножьте атомную массу каждого изотопа на его процентное содержание (выраженное в виде десятичной дроби). Чтобы перевести проценты в десятичную дробь, просто разделите их на 100. Полученные концентрации в сумме всегда должны давать 1.

      • Наш образец содержит углерод-12 и углерод-13. Если углерод-12 составляет 99% образца, а углерод-13 – 1%, то необходимо умножить 12 (атомная масса углерода-12) на 0,99 и 13 (атомная масса углерода-13) на 0,01.
      • В справочниках даются процентные соотношения, основанные на известных количествах всех изотопов того или иного элемента. Большинство учебников по химии содержат эту информацию в виде таблицы в конце книги. Для изучаемого образца относительные концентрации изотопов можно также определить с помощью масс-спектрометра.
    4. Сложите полученные результаты. Просуммируйте результаты умножения, которые вы получили в предыдущем шаге. В результате этой операции вы найдете относительную атомную массу вашего элемента – среднее значение атомных масс изотопов рассматриваемого элемента. Когда рассматривается элемент в целом, а не конкретный изотоп данного элемента, используется именно эта величина.

      • В нашем примере 12 x 0,99 = 11,88 для углерода-12, и 13 x 0,01 = 0,13 для углерода-13. Относительная атомная масса в нашем случае составляет 11,88 + 0,13 = 12,01 .
    • Некоторые изотопы менее стабильны, чем другие: они распадаются на атомы элементов с меньшим количеством протонов и нейтронов в ядре с выделением частиц, входящих в состав атомного ядра. Такие изотопы называют радиоактивными.

    >> Химия: Химические формулы. Относительная атомная и молекулярная массы

    Состав простых и сложных веществ химики всего мира отражают очень красиво и лаконично в виде химических формул. Химические формулы — это аналоги слов, которые записываются с помощью букв — знаков химических элементов.

    Выразим с помощью химических символов состав самого распространенного Вещества на Земле — воды. В молекулу воды входят два атома водорода и один атом кислорода. Теперь переведем это предложение в химическую формулу с помощью химических символов (водорода — Ни кислорода — О). Число атомов в формуле запишем с помощью индексов-цифр, стоящих справа внизу от химического символа (индекс 1 для кислорода не пишут): Н2Щ (читается «аш-два-о»).

    Формулы простых веществ водорода и кислорода , молекулы которых состоят из двух одинаковых атомов, записывают так: Н2 (читается «аш-два») и О2 (читается «о-два»).

    Чтобы отразить число молекул, пользуются коэффициентами, которые пишут перед химическими формулами, например запись 2СОг (читается два-цэ-о-два») означает, что имеют в виду две молекулы углекислого газа, каждая из которых состоит из одного атома углерода и двух атомов кислорода.
    Аналогично записывают коэффициенты, когда указывают число свободных атомов химического элемента.

    Размеры молекул, а тем более атомоя настолько малы, что их невозможно рассмотреть даже в лучшие оптические микроскопы, дающие увеличение в 5-6 тысяч раз. Их невозможно рассмотреть и в электронные микроскопы, дающие увеличение в 40 тысяч раз. Естественно, что ничтожно малому размеру молекул и атомов соответствуют и ничтожно малые их массы.

    Давайте рассчитаем, во сколько раз масса атома кислорода больше массы атома водорода, самого легкого элемента:

    Аналогично, масса атома углерода больше массы атома водорода в 12 раз.

    Содержание урока конспект урока опорный каркас презентация урока акселеративные методы интерактивные технологии Практика задачи и упражнения самопроверка практикумы, тренинги, кейсы, квесты домашние задания дискуссионные вопросы риторические вопросы от учеников Иллюстрации аудио-, видеоклипы и мультимедиа фотографии, картинки графики, таблицы, схемы юмор, анекдоты, приколы, комиксы притчи, поговорки, кроссворды, цитаты Дополнения рефераты статьи фишки для любознательных шпаргалки учебники основные и дополнительные словарь терминов прочие Совершенствование учебников и уроков исправление ошибок в учебнике обновление фрагмента в учебнике элементы новаторства на уроке замена устаревших знаний новыми Только для учителей идеальные уроки календарный план на год методические рекомендации программы обсуждения Интегрированные уроки

    Помощь студентам в учёбе от Людмилы Фирмаль

    Здравствуйте!

    Я, Людмила Анатольевна Фирмаль, бывший преподаватель математического факультета Дальневосточного государственного физико-технического института со стажем работы более 17 лет. На данный момент занимаюсь онлайн обучением и помощью по любыми предметам. У меня своя команда грамотных, сильных бывших преподавателей ВУЗов. Мы справимся с любой поставленной перед нами работой технического и гуманитарного плана. И не важно: она по объёму на две формулы или огромная сложно структурированная на 125 страниц! Нам по силам всё, поэтому не стесняйтесь, присылайте.

    Срок выполнения разный: возможно онлайн (сразу пишите и сразу помогаю), а если у Вас что-то сложное – то от двух до пяти дней.

    Для качественного оформления работы обязательно нужны методические указания и, желательно, лекции. Также я провожу онлайн-занятия и занятия в аудитории для студентов, чтобы дать им более качественные знания.


    Моё видео:


    Как вы работаете?

    Вам нужно написать сообщение в WhatsApp . После этого я оценю Ваш заказ и укажу срок выполнения. Если условия Вас устроят, Вы оплатите, и преподаватель, который ответственен за заказ, начнёт выполнение и в согласованный срок или, возможно, раньше срока Вы получите файл заказа в личные сообщения.

    Сколько может стоить заказ?

    Стоимость заказа зависит от задания и требований Вашего учебного заведения. На цену влияют: сложность, количество заданий и срок выполнения. Поэтому для оценки стоимости заказа максимально качественно сфотографируйте или пришлите файл задания, при необходимости загружайте поясняющие фотографии лекций, файлы методичек, указывайте свой вариант.

    Какой срок выполнения заказа?

    Минимальный срок выполнения заказа составляет 2-4 дня, но помните, срочные задания оцениваются дороже.

    Как оплатить заказ?

    Сначала пришлите задание, я оценю, после вышлю Вам форму оплаты, в которой можно оплатить с баланса мобильного телефона, картой Visa и MasterCard, apple pay, google pay.

    Какие гарантии и вы исправляете ошибки?

    В течение 1 года с момента получения Вами заказа действует гарантия. В течении 1 года я и моя команда исправим любые ошибки в заказе.


    Качественно сфотографируйте задание, или если у вас файлы, то прикрепите методички, лекции, примеры решения, и в сообщении напишите дополнительные пояснения, для того, чтобы я сразу поняла, что требуется и не уточняла у вас. Присланное качественное задание моментально изучается и оценивается.

    Теперь напишите мне в Whatsapp или почту и прикрепите задания, методички и лекции с примерами решения, и укажите сроки выполнения. Я и моя команда изучим внимательно задание и сообщим цену.

    Если цена Вас устроит, то я вышлю Вам форму оплаты, в которой можно оплатить с баланса мобильного телефона, картой Visa и MasterCard, apple pay, google pay.

    Мы приступим к выполнению, соблюдая указанные сроки и требования. 80% заказов сдаются раньше срока.

    После выполнения отправлю Вам заказ в чат, если у Вас будут вопросы по заказу – подробно объясню. Гарантия 1 год. В течении 1 года я и моя команда исправим любые ошибки в заказе.

















    Можете смело обращаться к нам, мы вас не подведем. Ошибки бывают у всех, мы готовы дорабатывать бесплатно и в сжатые сроки, а если у вас появятся вопросы, готовы на них ответить.

    В заключение хочу сказать: если Вы выберете меня для помощи на учебно-образовательном пути, у вас останутся только приятные впечатления от работы и от полученного результата!

    Жду ваших заказов!

    С уважением

    Пользовательское соглашение

    Политика конфиденциальности


    Относительная атомная и молекулярная массы. Массовая доля ХЭ.

    1 а.е.м. =  1,66057 ∙ 1024 г = 1/12 m ат.(C)

    Относительная атомная масса Ar – величина, которая показывает, во сколько раз масса атома больше 

    • 1 а.е.м.,
    • числа 1, 66057 ∙ 1024 г или
    • 1/12 массы атома С.
    Каждый химический элемент имеет свое значение относительной атомной массы. Значения относительных атомных масс для каждого ХЭ указаны в ПСХЭ Д.И. Менделеева.

    Например, относительная атомная масса атома кислорода равна 15,994.
    Записать это следует так, Ar(O) = 16.

    Всегда используем округлённое значение Ar, исключение представляет относительная атомная масса атома хлора:

    Ar(Cl) = 35,5

    Повторите правила округления.

    Выполните интерактивное задание. Относительные атомные массы некоторых элементов.

    2) ОТНОСИТЕЛЬНАЯ МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА

    Относительная молекулярная масса Мr – величина, которая показывает, во сколько раз масса молекулы больше 

    • 1 а.е.м.,
    • числа 1, 66057 ∙ 1024 г или
    • 1/12 массы атома С.

    Находится как сумма относительных атомных масс атомов, образующих молекулу, с учетом индексов.

    Mr(h3SO4) = Ar(H) ∙ 2  + Ar(S) + Ar(O) ∙ 4  = 1∙ 2  + 32 + 16 ∙ 4  = 98

    Mr(h3O) = Ar(H) ∙ 2  + Ar(O)   = 1∙ 2  + 16   = 18

    Выполните интерактивное задание. Расчеты относительных молекулярных масс некоторых веществ.

    3) МАССОВАЯ ДОЛЯ ХИМИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТА

    Массовая для элемента в данном веществе (W(дубль-вэ)) – отношение относительной атомной массы данного элемента, умноженной на число его атомов в молекуле к относительной молекулярной массе вещества.


    где

    W – массовая доля химического элемента (ХЭ) в веществе,

    n– индекс в химической формуле,

    Ar– относительная атомная масса ХЭ,

    Mr– относительная молекулярная масса вещества.

      Массовые доли выражают в процентах или в долях единицы:

    W(элемента) = 20% или 0,2.

    Задача.

    Вычислите массовые доли элементов (%) в фосфорной кислоте H3PO4, с точностью до сотых.

    Алгоритм решения задачи.

    Выполните интерактивное задание. Расчет массовой доли в веществе.

    2.4: Атомная масса — Chemistry LibreTexts

    Атомный и молекулярный вес

    Индексы в химических формулах и коэффициенты в химических уравнениях представляют точных величин. \ (\ ce {H_2O} \), например, означает, что молекула воды состоит ровно двух атомов водорода и одного атома кислорода. Следующее уравнение:

    \ [\ ce {C3H8 (g) + 5O2 (g) \ rightarrow 3CO2 (g) + 4h3O (l)} \ label {Eq1} \]

    не только говорит нам, что пропан реагирует с кислородом с образованием диоксида углерода и воды, но и что молекула пропана 1 реагирует с 5 молекул кислорода с образованием 3 молекул диоксида углерода и 4 молекул воды.Поскольку подсчет отдельных атомов или молекул немного затруднен, количественные аспекты химии полагаются на знание масс задействованных соединений.

    Атомы разных элементов имеют разную массу. Ранние работы по разделению воды на составляющие элементы (водород и кислород) показали, что 100 граммов воды содержат 11,1 грамма водорода и 88,9 грамма кислорода:

    \ [\ text {100 граммов воды} \ rightarrow \ text {11,1 граммов водорода} + \ text {88.9 граммов кислорода} \ label {Eq2} \]

    Позже ученые обнаружили, что вода состоит из двух атомов водорода на каждый атома кислорода. Следовательно, в приведенном выше анализе в 11,1 граммах водорода было вдвое больше атомов, чем в 88,9 граммах кислорода. Следовательно, атом кислорода должен весить примерно в 16 раз больше атома водорода:

    \ [\ dfrac {\ dfrac {88.9 \; g \; Oxygen} {1 \; атом}} {\ dfrac {111 \; g \; Водород} {2 \; atom}} = 16 \ label {Eq3} \]

    Водороду, самому легкому элементу, была присвоена относительная масса «1», а остальным элементам была присвоена «атомная масса» относительно этого значения для водорода.Таким образом, кислороду была присвоена атомная масса 16. Теперь мы знаем, что атом водорода имеет массу 1,6735 x 10 -24 граммов, а атом кислорода имеет массу 2,6561 X 10. -23 грамм. Как мы видели ранее, при работе с такими маленькими числами удобно использовать эталонную единицу: единиц атомной массы . Атомная единица массы ( а.е.м., ) не была стандартизирована по отношению к водороду, а скорее по отношению к изотопу 12 C из углерода ( а.е.м. = 12 ).

    Таким образом, масса атома водорода ( 1 H) составляет 1,0080 а.е.м. , а масса атома кислорода ( 16 O) составляет 15,995 а.е.м. . Как только массы атомов были определены, а.е.м. могло быть присвоено фактическое значение:

    1 а.е.м. = 1,66054 x 10 -24 грамм наоборот: 1 грамм = 6.02214 x 10 23 а.е.м.

    Массовые числа и атомная масса элементов: https: // youtu.be / Bg8yBFSBuqs

    Средняя атомная масса

    Хотя массы электрона, протона и нейтрона известны с высокой степенью точности (таблица 2.3.1), масса любого данного атома — это не просто сумма масс его электронов, протонов и нейтроны. Например, отношение масс 1 H (водород) и 2 H (дейтерий) на самом деле составляет 0,500384, а не 0,49979, как предсказывалось на основе количества присутствующих нейтронов и протонов. Хотя разница в массе невелика, она чрезвычайно важна, поскольку является источником огромного количества энергии, выделяющейся в ядерных реакциях.

    Поскольку атомы слишком малы для индивидуального измерения и не имеют зарядов, нет удобного способа точно измерить абсолютные атомные массы. Однако ученые могут очень точно измерять относительные атомные массы, используя инструмент, называемый масс-спектрометром. Этот метод концептуально аналогичен тому, который Томсон использовал для определения отношения массы к заряду электрона. Во-первых, электроны удаляются или добавляются к атомам или молекулам, в результате чего образуются заряженные частицы, называемые ионами.При приложении электрического поля ионы ускоряются в отдельную камеру, где они отклоняются от своей начальной траектории магнитным полем, как электроны в эксперименте Томсона. Степень отклонения зависит от отношения массы к заряду иона. Измеряя относительное отклонение ионов с одинаковым зарядом, ученые могут определить их относительные массы (рис. \ (\ PageIndex {1} \)). Таким образом, невозможно точно рассчитать абсолютные атомные массы, просто сложив вместе массы электронов, протонов и нейтронов, а абсолютные атомные массы нельзя измерить, но относительные массы можно измерить очень точно.На самом деле в химии довольно часто встречаются величины, величина которых может быть измерена только относительно некоторой другой величины, а не абсолютно. Позже в этом тексте мы встретим много других примеров. В таких случаях химики обычно определяют стандарт, произвольно присваивая числовое значение одной из величин, что позволяет им вычислить числовые значения для остальных.

    Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Определение относительных атомных масс с помощью масс-спектрометра. {37} Cl \), примерно в соотношении 3: 1.(a) Когда образец элементарного хлора вводится в масс-спектрометр, электрическая энергия используется для диссоциации молекул Cl 2 на атомы хлора и преобразования атомов хлора в ионы Cl + . Затем ионы ускоряются в магнитном поле. Степень отклонения ионов магнитным полем зависит от их относительного отношения массы к заряду. Обратите внимание, что более легкие ионы 35 Cl + отклоняются сильнее, чем более тяжелые ионы 37 Cl + .Измеряя относительные отклонения ионов, химики могут определить их отношение массы к заряду и, следовательно, их массы. (b) Каждый пик в масс-спектре соответствует иону с определенным отношением массы к заряду. Содержание двух изотопов можно определить по высоте пиков.

    Произвольным стандартом, установленным для описания атомной массы, является атомная единица массы (а.е.м. или u), определяемая как одна двенадцатая массы одного атома из 12 C. Поскольку массы всех других атомов вычисляются относительно в соответствии со стандартом 12 C, 12 C — единственный атом, указанный в таблице 2.{12} C = 0,167842 \ times 12 \; amu = 2,104104 \; amu \ label {Eq4} \]

    Масса остальных элементов определяется аналогичным образом.

    В периодической таблице перечислены атомные массы всех элементов. Сравнение этих значений с данными для некоторых изотопов в таблице 2.3.2 показывает, что атомные массы, указанные в периодической таблице, никогда в точности не соответствуют массам какого-либо изотопов. Поскольку большинство элементов существуют в виде смесей нескольких стабильных изотопов, атомная масса элемента определяется как средневзвешенное значение масс изотопов.Например, встречающийся в природе углерод в основном представляет собой смесь двух изотопов: 98,89% 12 C (масса = 12 а.е.м. по определению) и 1,11% 13 C (масса = 13,003355 а.е.м.). Процентное содержание 14 C настолько низкое, что его можно не учитывать в этом расчете. Затем средняя атомная масса углерода рассчитывается следующим образом:

    \ [\ rm (0,9889 \ times 12 \; amu) + (0,0111 \ times 13.003355 \; amu) = 12.01 \; amu \ label {Eq5} \]

    Углерод преимущественно составляет 12 C, поэтому его средняя атомная масса должна быть близка к 12 а.е.м., что согласуется с этим расчетом.

    Значение 12.01 показано под символом C в периодической таблице, но без сокращения amu, которое обычно опускается. Таким образом, приведенная в таблице атомная масса углерода или любого другого элемента представляет собой средневзвешенное значение масс встречающихся в природе изотопов.

    Пример \ (\ PageIndex {1} \): Бром

    Встречающийся в природе бром состоит из двух изотопов, перечисленных в следующей таблице:

    Изотоп Точная масса (а.е.м.) Процент изобилия (%)
    79 Br 78.9183 50,69
    81 Br 80.9163 49,31

    Рассчитайте атомную массу брома.

    Дано : точная масса и процентное содержание

    Запрошено : атомная масса

    Стратегия :

    1. Преобразуйте процентное содержание в десятичную форму, чтобы получить массовую долю каждого изотопа.
    2. Умножьте точную массу каждого изотопа на его соответствующую массовую долю (процентное содержание ÷ 100), чтобы получить его взвешенную массу.
    3. Сложите взвешенные массы, чтобы получить атомную массу элемента.
    4. Убедитесь, что ваш ответ имеет смысл.

    Решение :

    A Атомная масса — это средневзвешенная масса изотопов. В общем, можно написать

    атомная масса элемента = [(масса изотопа 1 в а.е.м.) (массовая доля изотопа 1)] + [(масса изотопа 2) (массовая доля изотопа 2)] +…

    Бром имеет только два изотопа.{81} Br}: 80.9163 \; amu \ times 0.4931 = 39.90 \; amu \)

    C Сумма взвешенных масс равна атомной массе брома

    40,00 а.е.м. + 39,90 а.е.м. = 79,90 а.е.м.

    D Это значение находится примерно посередине между массами двух изотопов, что является ожидаемым, поскольку процентное содержание каждого из них составляет примерно 50%.

    Упражнение \ (\ PageIndex {1} \)

    Магний содержит три изотопа, перечисленных в следующей таблице:

    Изотоп Точная масса (а.е.м.) Процент изобилия (%)
    24 Мг 23.98504 78,70
    25 мг 24,98584 10,13
    26 мг 25.98259 11,17

    Используйте эти данные для расчета атомной массы магния.

    Ответ

    24,31 а.е.м.

    Определение среднего атомного веса элемента: https: // youtu.be / bmP6Gr9zJiQ

    Сводка

    Масса атома — это средневзвешенная величина, которая в значительной степени определяется количеством его протонов и нейтронов, тогда как количество протонов и электронов определяет его заряд. Каждый атом элемента содержит одинаковое количество протонов, известное как атомный номер (Z). У нейтральных атомов одинаковое количество электронов и протонов. Атомы элемента, содержащие разное количество нейтронов, называются изотопами. Каждый изотоп данного элемента имеет один и тот же атомный номер, но разное массовое число (A), которое представляет собой сумму чисел протонов и нейтронов.Относительные массы атомов выражаются в атомной единице массы (а.е.м.), которая определяется как одна двенадцатая массы одного атома углерода-12 с 6 протонами, 6 нейтронами и 6 электронами. Атомная масса элемента — это средневзвешенная масса встречающихся в природе изотопов. Когда один или несколько электронов добавляются или удаляются из атома или молекулы, образуется заряженная частица, называемая ионом, заряд которой обозначается надстрочным индексом после символа.

    2.3: Расчет атомных масс — Chemistry LibreTexts

    The Mole

    Идентичность вещества определяется не только типами атомов или ионов, которые оно содержит, но и количеством каждого типа атома или иона.Например, вода H 2 O и пероксид водорода H 2 O 2 похожи в том, что их соответствующие молекулы состоят из атомов водорода и кислорода. Однако, поскольку молекула перекиси водорода содержит два атома кислорода, в отличие от молекулы воды, которая имеет только один, эти два вещества обладают очень разными свойствами. Сегодня у нас есть сложные инструменты, которые позволяют напрямую измерять эти определяющие микроскопические признаки; однако те же самые характеристики были первоначально получены при измерении макроскопических свойств (масс и объемов объемных количеств вещества) с использованием относительно простых инструментов (весов и мерной посуды).Этот экспериментальный подход потребовал введения новой единицы количества веществ, моль , которая остается незаменимой в современной химической науке.

    Моль — это единица измерения, аналогичная знакомым единицам, таким как пара, дюжина, брутто и т. Д. Она обеспечивает конкретную меру — числа атомов или молекул в массивном образце вещества. Моль определяется как количество вещества, содержащего такое же количество дискретных элементов (таких как атомы, молекулы и ионы), что и количество атомов в образце чистого 12 C весом ровно 12 г.{23} / \ ce {mol} \).

    Видео \ (\ PageIndex {3} \) : Что такое число Авогадро?

    В соответствии с определением единицы количества, 1 моль любого элемента содержит такое же количество атомов, как 1 моль любого другого элемента. Однако массы 1 моля разных элементов различаются, поскольку массы отдельных атомов сильно различаются. Молярная масса элемента (или соединения) — это масса в граммах 1 моля этого вещества, свойство, выраженное в граммах на моль (г / моль) (рисунок \ (\ PageIndex {3} \)).{23} \) атомы —1,00 моль атомов. Слева направо (верхний ряд): 65,4 г цинка, 12,0 г углерода, 24,3 г магния и 63,5 г меди. Слева направо (нижний ряд): 32,1 г серы, 28,1 г кремния, 207 г свинца и 118,7 г олова. (кредит: модификация работы Марка Отта).

    Поскольку определения как моля, так и атомной единицы массы основаны на одном и том же эталонном веществе, 12 C, молярная масса любого вещества численно эквивалентна его атомному или формульному весу в а.е.м.Согласно определению а.е.м., один атом углерода 12 весит 12 а.е.м. (его атомная масса составляет 12 а.е.м.). Прежнее определение моля заключалось в том, что моль был 12 г 12 C, содержащего 1 моль 12 атомов C (его молярная масса составляет 12 г / моль). Это соотношение сохраняется для всех элементов, поскольку их атомные массы измеряются относительно атомных масс эталонного вещества, 12 C. Расширяя этот принцип, молярная масса соединения в граммах также численно эквивалентна его формульной массе в а.е.м. (Рисунок \ (\ PageIndex {4} \)).{23} \) молекулы или формульные единицы — 1,00 моль соединения или элемента. По часовой стрелке сверху слева: 130,2 г C 8 H 17 OH (1-октанол, формульная масса 130,2 а.е.м.), 454,4 г HgI 2 (йодид ртути (II), формульная масса 454,4 а.е.м.) , 32,0 г CH 3 OH (метанол, формульная масса 32,0 а.е.м.) и 256,5 г S 8 (сера, формульная масса 256,5 а.е.м.). (кредит: Сахар Атва).

    Таблица \ (\ PageIndex {2} \): Масса одного моля элементов
    Элемент Средняя атомная масса (а.е.м.) Молярная масса (г / моль) Атомов / моль
    С 12.{23} \)

    Хотя атомная масса и молярная масса численно эквивалентны, имейте в виду, что они сильно различаются по масштабу, о чем свидетельствует огромная разница в величинах соответствующих единиц (а.е.м. по сравнению с г). Чтобы оценить размеры крота, рассмотрите небольшую каплю воды весом около 0,03 г (см. Рисунок \ (\ PageIndex {5} \)). Хотя это составляет лишь крошечную долю 1 моля воды (~ 18 г), он содержит больше молекул воды, чем можно ясно представить.Если бы молекулы были равномерно распределены среди примерно семи миллиардов людей на Земле, каждый человек получил бы более 100 миллиардов молекул.

    Рисунок \ (\ PageIndex {5} \) : Количество молекул в одной капле воды примерно в 100 миллиардов раз больше, чем количество людей на Земле. (кредит: «tanakawho» / Wikimedia commons)

    Видео \ (\ PageIndex {4} \) : Моль используется в химии для обозначения \ (6.{23} \) чего-то, но может быть трудно представить себе такое большое количество. Посмотрите это видео, а затем ответьте на следующие вопросы «Подумайте». Узнайте больше о кроте, просмотрев информацию в разделе «Копай глубже».

    Расчет атомной массы | Химия для неосновных

    Цели обучения

    • Определите атомную массу.
    • Рассчитайте атомную массу с учетом соответствующей информации об изотопах.

    Вы когда-нибудь пытались переместить валун?

    У вас есть куча камней, которую нужно переместить, и вам нужно решить, какое оборудование вы хотите арендовать для их перемещения.Если камни довольно маленькие, вы можете взять лопату, чтобы подобрать их. Большие камни можно перемещать вручную, но для больших валунов потребуется какой-то механический ковш. Количество камней каждого вида также определяет, сколько времени вам понадобится для выполнения работы. Знание относительного количества крупных, средних и мелких камней может быть очень полезным при принятии решения о подходе к работе.

    Большинство элементов встречаются в природе в виде смеси двух или более изотопов. В таблице ниже показаны природные изотопы нескольких элементов, а также -процентное естественное содержание каждого из них.{65} _ {29} \ text {Cu} [/ латекс] 30,83 64,928

    Для некоторых элементов один конкретный изотоп значительно преобладает над другими изотопами. Встречающийся в природе водород — это почти весь водород-1, а встречающийся в природе кислород — почти весь кислород-16. Однако для многих других элементов может существовать более одного изотопа в более существенных количествах. Хлор (атомный номер 17) — ядовитый газ желтовато-зеленого цвета. Около трех четвертей всех атомов хлора имеют 18 нейтронов, что дает этим атомам массовое число 35.Около четверти всех атомов хлора имеют 20 нейтронов, что дает этим атомам массовое число 37. Если бы вы просто вычислили среднее арифметическое точных атомных масс , вы бы получили 36.

    [латекс] \ displaystyle \ frac {\ left (34,969 + 36,966 \ right)} {2} = 35,968 \ text {amu} [/ latex]

    Очевидно, фактическая средняя атомная масса из последнего столбца таблицы значительно ниже. Почему? Нам необходимо принять во внимание процентное естественное содержание каждого изотопа, чтобы рассчитать так называемое средневзвешенное значение.Атомная масса элемента — это средневзвешенное значение атомных масс встречающихся в природе изотопов этого элемента. В приведенном ниже примере задачи показано, как рассчитать атомную массу хлора.

    Пример задачи: расчет атомной массы

    Используйте атомные массы каждого из двух изотопов хлора вместе с их процентным содержанием, чтобы вычислить среднюю атомную массу хлора.

    Шаг 1. Составьте список известных и неизвестных количеств и спланируйте проблему.

    Известно

    • хлор-35: атомная масса = 34,969 а.е.м. и процентное содержание = 75,77%
    • хлор-37: атомная масса = 36,966 а.е.м., содержание в% = 24,23%

    Неизвестно

    • Средняя атомная масса хлора

    Преобразуйте каждый процент содержания в десятичную форму, разделив на 100. Умножьте это значение на атомную массу этого изотопа. Сложите для каждого изотопа, чтобы получить среднюю атомную массу.

    Шаг 2: Вычислить

    хлор-35 0.7577 × 34,969 = 26,50 а.е.м.
    хлор-37 0,2423 × 26,966 = 8,957 а.е.м.
    средняя атомная масса 26,50 + 8,957 = 35,45 а.е.м.

    Примечание. Применение правил для значащих цифр дает результат 35,45 а.е.м. без чрезмерной ошибки округления. За один шаг:

    (0,7577 × 34,969) + (0,2423 × 36,966) = 35,45 а.е.м.

    Шаг 3. Подумайте о своем результате.

    Рассчитанная средняя атомная масса ближе к 35, чем к 37, потому что больший процент встречающихся в природе атомов хлора имеет массовое число 35.Это согласуется со значением из Таблицы выше.

    Посмотрите эти видео, чтобы узнать больше об этих расчетах:

    http://www.kentchemistry.com/links/AtomicStructure/atomicmasscalc.htm

    Сводка

    • Атомная масса элемента — это средневзвешенное значение атомных масс встречающихся в природе изотопов этого элемента.
    • При расчетах атомной массы используется процентное содержание каждого изотопа.

    Практика

    Щелкните ссылку ниже, чтобы получить некоторый опыт определения атомной массы:

    http: // www.Collegeadjuncts.org/javascripts/AtomicMass.html

    Обзор

    1. Определите атомную массу.
    2. Какая информация вам нужна для расчета атомной массы элемента?
    3. Рассчитайте атомную массу углерода, используя данные, приведенные в таблице ниже.

    массовое число

    точный вес

    % изобилие

    12

    12.000000

    98,90

    13

    13.003355

    1,10

    Глоссарий

    • атомная масса: Средневзвешенное значение атомных масс встречающихся в природе изотопов этого элемента.
    • процентное содержание: Чтобы вычислить средневзвешенное значение, примите во внимание процентное естественное содержание каждого изотопа.Атомная масса элемента — это средневзвешенное значение атомных масс встречающихся в природе изотопов этого элемента.

    Число Авогадро для расчета массы одиночного атома

    Число Авогадро — одна из важнейших констант, используемых в химии. Это количество частиц в одном моль материала, основанное на количестве атомов ровно в 12 граммах изотопа углерода-12. Хотя это число является постоянным, оно содержит слишком много значащих цифр, поэтому мы используем округленное значение 6.022 х 10 23 . Итак, вы знаете, сколько атомов в молье. Вот как использовать эту информацию для определения массы отдельного атома.

    Ключевые выводы: использование числа Авогадро для расчета атомной массы

    • Число Авогадро — это количество частиц в одном моль чего-либо. В данном контексте это количество атомов в одном моль элемента.
    • С помощью числа Авогадро легко найти массу отдельного атома. Просто разделите относительную атомную массу элемента на число Авогадро, чтобы получить ответ в граммах.
    • Тот же процесс работает для определения массы одной молекулы. В этом случае сложите все атомные массы в химической формуле и разделите на число Авогадро.

    Пример задачи числа Авогадро: масса отдельного атома

    Вопрос: Вычислите массу в граммах одного атома углерода (C).

    Решение

    Чтобы вычислить массу отдельного атома, сначала найдите атомную массу углерода в периодической таблице.Это число, 12,01, представляет собой массу одного моля углерода в граммах. Один моль углерода составляет 6,022 x 10 23 атомов углерода (число Авогадро). Это соотношение затем используется для «преобразования» атома углерода в граммы по соотношению:

    масса 1 атома / 1 атом = масса моля атомов / 6,022 x 10 23 атомов

    Подставьте атомную массу углерода и найдите массу одного атома:

    масса 1 атома = масса моля атомов / 6,022 x 10 23

    масса 1 атома C = 12.01 г / 6,022 x 10 23 атомов углерода
    масса 1 атома углерода = 1,994 x 10 -23 г

    Ответ

    Масса одного атома углерода составляет 1,994 x 10 -23 г.

    Масса отдельного атома — чрезвычайно малое число! Вот почему химики используют число Авогадро. Это упрощает работу с атомами, потому что мы работаем с молями, а не с отдельными атомами.

    Применение формулы к другим атомам и молекулам

    Хотя проблема решалась с использованием углерода (элемента, на котором основано число Авогадро), вы можете использовать тот же метод для определения массы атома или молекулы.Если вы находите массу атома другого элемента, просто используйте атомную массу этого элемента.

    Если вы хотите использовать соотношение для определения массы отдельной молекулы, есть дополнительный шаг. Вам нужно сложить массы всех атомов в одной молекуле и использовать их вместо этого.

    Скажем, например, вы хотите узнать массу одного атома воды. Из формулы (H 2 O) вы знаете, что есть два атома водорода и один атом кислорода. Вы используете периодическую таблицу, чтобы найти массу каждого атома (H равно 1.01 и O — 16.00). Образование молекулы воды дает массу:

    1,01 + 1,01 + 16,00 = 18,02 грамма на моль воды

    и вы решаете:

    масса 1 молекулы = масса одного моля молекул / 6,022 x 10 23

    масса 1 молекулы воды = 18,02 грамма на моль / 6,022 x 10 23 молекул на моль

    масса 1 молекулы воды = 2,992 x 10 -23 граммов

    Источники

    • Макс Макс (1969): Атомная физика (8-е изд.). Издание Dover, перепечатано Courier в 2013 г. ISBN 9780486318585
    • Bureau International des Poids et Mesures (2019). Международная система единиц (СИ) (9-е изд.). Английская версия.
    • Международный союз чистой и прикладной химии (1980). «Атомный вес элементов 1979». Pure Appl. Chem . 52 (10): 2349–84. DOI: 10.1351 / pac198052102349
    • Международный союз чистой и прикладной химии (1993). Величины, единицы и символы в физической химии (2-е изд.). Оксфорд: Blackwell Science. ISBN 0-632-03583-8.
    • Национальный институт стандартов и технологий (NIST). «Постоянная Авогадро». Основные физические константы.

    Как взвесить атом? | Атомная масса

    Обновление: Эта статья была обновлена ​​11 сентября 2017 г. Рэйчел Росс, участником программы Live Science.

    Представьте себе, что атом кладут на весы.При этом клетки кожи, состоящие из триллионов атомов толщиной, отслаиваются от вашей руки и порхают вокруг нее, зарываясь в кучу атомных двойников. Тем временем влага и атмосферные частицы разлетаются, подпрыгивая на весах и за их пределами, а его чувствительная к атомам игла раскачивается взад и вперед, как стеклоочиститель. И, кстати, как вам вообще удалось выделить отдельный атом?

    Подумайте только о том, чтобы понять, что вы не можете взвесить атом на традиционных весах.

    Вместо этого физики уже более века используют прибор, называемый масс-спектрометром.Изобретен в 1912 году физиком Дж. Дж. Томсон и постепенно улучшая его, он работает следующим образом: во-первых, физики «ионизируют» атомный газ, направляя пучок частиц в газ, который либо добавляет электроны к находящимся в нем атомам, либо сбивает несколько их электронов, в зависимости от тип используемого пучка частиц. Это дает атомам, теперь известным как «ионы», чистый отрицательный или положительный электрический заряд.

    Затем ионы проходят через трубку, в которой они подвергаются воздействию электрических и магнитных полей.Оба этих поля действуют на ионы, и сила этих двух сил пропорциональна заряду ионов (нейтральные атомы не чувствуют сил). Электрическая сила заставляет ионы изменять скорость, в то время как магнитная сила изменяет их путь.

    Затем ионы собираются «чашками Фарадея» на конце трубки, генерируя ток в проводах, прикрепленных к чашкам. Измеряя, где и когда поток ионов попадает в чашки Фарадея, физики могут определить, насколько они должны были ускоряться и в каком направлении в результате действия электрических и магнитных сил.Наконец, в соответствии со вторым законом движения Ньютона, F = ma, преобразованным в m = F / a, физики делят полную силу, действующую на ионы, на их результирующее ускорение, чтобы определить массу ионов.

    Масса электрона также была определена с помощью масс-спектрометра — в этом случае электроны просто пропускались через сам прибор. Это измерение позволяет физикам определять массу атома, когда он имеет правильное количество электронов, а не их недостаток или избыток.

    Используя масс-спектрометр, физики определили массу атома водорода, равную 1,660538921 (73) × 10 -27 килограммов, где цифры в скобках неизвестны с полной уверенностью. Этого достаточно для большинства целей.

    Хорошие вибрации

    Другой способ определить массу атома — это измерить его частоту колебаний и вычислить обратное, согласно статье Джона Р. Пратта 2014 года в Journal of Measurement Science.

    Вибрация атома может быть определена несколькими способами, включая атомную интерферометрию, при которой атомные волны когерентно расщепляются, а затем рекомбинируются, по словам Алекса Кронина, доцента кафедры физики Университета Аризоны; и частотные гребенки, которые используют спектрометрию для измерения вибраций.Затем частоту можно использовать с постоянной Планка для определения энергии атома (E = hv, где h — постоянная Планка, а v — частота). Затем эту энергию можно использовать со знаменитым уравнением Эйнштейна E = mc 2 , чтобы найти массу атома, преобразованную в m = E / c 2 .

    Третий способ измерения массы атома описан в статье 2012 г., опубликованной в журнале Nature Nanotechnology Дж. Частом и др. Этот метод включает использование углеродных нанотрубок при низких температурах и в вакууме и измерение изменения частоты колебаний в зависимости от массы прикрепленных к ним частиц.Эта шкала может измерять массу до одной йоктограммы, что меньше массы одного протона (1,67 йоктограммы).

    Тест проводился с углеродной нанотрубкой размером 150 нанометров, подвешенной над траншеей. Нанотрубку выщипывали, как гитарную струну, и это создавало собственную частоту колебаний, которая затем сравнивалась с моделями колебаний, когда нанотрубка вступала в контакт с другими частицами. Количество массы, находящейся на нанотрубке, изменит производимую частоту.

    Старая масса

    А как насчет того, что было до появления масс-спектрометров, когда химики не знали, что вообще такое атом? Затем они в первую очередь измерили вес атомов, составляющих различные элементы, с точки зрения их относительных масс, а не их фактических масс.В 1811 году итальянский ученый Амедео Авогадро понял, что объем газа (при заданном давлении и температуре) пропорционален количеству атомов или молекул, составляющих его, независимо от того, какой это газ. Этот полезный факт позволил химикам сравнивать относительный вес равных объемов различных газов, чтобы определить относительные массы атомов, составляющих их.

    Они измерили атомный вес в единицах атомной массы (а.е.м.), где 1 а.е.м. равнялся одной двенадцатой массы атома углерода-12.Когда во второй половине XIX века химики использовали другие средства для определения количества атомов в данном объеме газа — эту знаменитую константу, известную как число Авогадро, — они начали производить грубые оценки массы отдельного атома путем взвешивания объем всего газа, и деление на число.

    Разница между атомным весом, массой и числом

    Многие люди используют термины «вес» и «масса» как синонимы, и даже большинство весов предлагают варианты в таких единицах, как фунты и килограммы.И хотя масса и вес связаны, это не одно и то же. Обсуждая атомы, многие люди используют атомный вес и атомную массу как синонимы, хотя это тоже не одно и то же.

    Атомная масса определяется как количество протонов и нейтронов в атоме, где каждый протон и нейтрон имеют массу приблизительно 1 а.е.м. (1,0073 и 1,0087 соответственно). Электроны в атоме настолько малы по сравнению с протонами и нейтронами, что их масса ничтожна.Атом углерода-12, который до сих пор используется в качестве стандарта, содержит шесть протонов и шесть нейтронов для атомной массы двенадцать а.е.м. Различные изотопы одного и того же элемента (один и тот же элемент с разным количеством нейтронов) не имеют одинаковой атомной массы. Углерод-13 имеет атомную массу 13 а.е.м.

    Атомный вес, в отличие от веса объекта, не имеет ничего общего с силой тяжести. Это безразмерная величина, представляющая собой отношение атомных масс встречающихся в природе изотопов элемента по сравнению с одной двенадцатой массой углерода-12.Для таких элементов, как бериллий или фтор, которые имеют только один встречающийся в природе изотоп, атомная масса равна атомному весу.

    Углерод имеет два встречающихся в природе изотопа — углерод-12 и углерод-13. Атомные массы каждого из них равны 12,0000 и 13,0034, соответственно, и, зная их распространенность в природе (98,89 и 1,110 процента, соответственно), атомный вес углерода рассчитан равным примерно 12,01. Атомный вес очень похож на массу углерода-12, поскольку большая часть углерода в природе состоит из изотопа углерода-12.

    Атомный вес любого атома можно найти, умножив содержание изотопа элемента на атомную массу элемента, а затем сложив результаты вместе. Это уравнение можно использовать с элементами с двумя или более изотопами:

    • Углерод-12: 0,9889 x 12,0000 = 11,8668
    • Углерод-13: 0,0111 x 13,0034 = 0,1443
    • 11,8668 + 0,1443 = 12,0111 = атомный вес углерода

    И есть еще третье значение, которое используется при обсуждении измерений, связанных с атомами: атомный номер.Атомный номер определяется количеством протонов в элементе. Элемент определяется количеством протонов, содержащихся в ядре, и не имеет никакого отношения к тому, сколько изотопов имеет элемент. Углерод всегда имеет атомный номер 6, а уран всегда имеет атомный номер 92.

    Дополнительный отчет Рэйчел Росс, автора Live Science.

    Дополнительные ресурсы

    Как найти относительную массу

    Относительная масса — важное понятие в химии.Он существует, чтобы упростить процесс определения массы атома или молекулы. В абсолютных единицах массы протонов и нейтронов составляют порядка 10 27 килограммов, что составляет миллиардную долю миллиардной миллиардной доли килограмма, а масса электронов еще меньше — около 10 30 килограммов, примерно в тысячу раз меньше, чем протон или нейтрон. С этим было бы трудно справиться в практических ситуациях, поэтому ученые определяют относительную атомную массу атома углерода как 12 и рассчитывают все остальное на этой основе.

    TL; DR (слишком долго; не читал)

    Найдите относительную массу любого атома, прибавив количество протонов к количеству нейтронов. Водород имеет относительную атомную массу 1, а углерод-12 имеет относительную атомную массу 12.

    Изотопы одного и того же элемента имеют разное количество нейтронов, поэтому вам нужно рассчитывать для одного конкретного изотопа. Периодические таблицы показывают относительную атомную массу как нижнее число для элемента, но при этом учитываются любые изотопы.

    Найдите относительные молекулярные массы, сложив вклад каждого элемента. Используйте химическую формулу, чтобы найти, сколько атомов каждого из них входит, умножьте их относительные атомные массы на количество атомов каждого присутствующего, а затем сложите их все, чтобы найти результат.

    Что такое относительная масса?

    Относительная масса — это масса атома или молекулы относительно массы 1/12 атома углерода-12. Согласно этой схеме нейтральный атом водорода имеет массу 1. Вы можете думать об этом, как если бы каждый протон или нейтрон считали за 1 и игнорировали массы электронов, потому что они настолько малы по сравнению с ними.Таким образом, формула для относительной атомной массы проста:

    Относительная атомная масса = количество протонов + количество нейтронов

    Однако, поскольку ученые устанавливают атом углерода-12 в качестве «стандартного атома», техническое определение таково:

    Относительная атомная масса = масса атома ÷ (1/12 массы атома углерода-12)

    Относительная атомная масса элемента

    Элементы являются основными строительными блоками атомов, созданными в результате Большого взрыва или в звезды, и они представлены в периодической таблице.Относительная атомная масса — это нижнее число в периодической таблице (верхнее число — это атомный номер, который подсчитывает количество протонов). Вы можете прочитать это число прямо из упрощенных периодических таблиц для многих элементов.

    Однако технически точные периодические таблицы учитывают существование различных изотопов, и указанные в них относительные атомные массы не являются целыми числами. Изотопы — это версии одного и того же элемента с разным количеством нейтронов.

    Вы всегда можете найти относительную массу элемента, добавив количество протонов к количеству нейтронов для конкретного изотопа рассматриваемого элемента.Например, атом углерода-12 имеет 6 протонов и 6 нейтронов, поэтому его относительная атомная масса равна 12. Обратите внимание, что когда указан изотоп атома, число после названия элемента является относительной атомной массой. Итак, уран-238 имеет относительную массу 238.

    Периодическая таблица и изотопы

    Относительные атомные массы в периодической таблице включают вклад различных изотопов путем получения средневзвешенного значения масс различных изотопов на основе их содержания.Хлор, например, имеет два изотопа: хлор-35 и хлор-37. Три четверти хлора, встречающегося в природе, — это хлор-35, а оставшаяся четверть — хлор-37. Формула, используемая для относительных масс в периодической таблице:

    Относительная атомная масса = (масса изотопа 1 × содержание изотопа 1 + масса изотопа 2 × содержание изотопа 2 +…) ÷ 100

    Итак, для хлора это :

    Относительная атомная масса = (35 × 75 + 37 × 25) ÷ 100

    = (2,625 + 925) ÷ 100 = 35.5

    Для хлора относительная атомная масса в периодической таблице показывает 35,5 в соответствии с этим вычислением.

    Относительная молекулярная масса

    Просто сложите относительные массы составляющих элементов, чтобы найти относительную массу молекулы. Это легко сделать, если вы знаете относительные атомные массы рассматриваемых элементов. Например, вода имеет химическую формулу H 2 O, поэтому есть два атома водорода и один атом кислорода.

    Рассчитайте относительную молекулярную массу, умножив относительную атомную массу каждого атома на количество этих атомов в молекуле, а затем сложив результаты.Это выглядит так:

    Относительная молекулярная масса = (количество атомов элемента 1 × относительная масса элемента 1) + (количество атомов элемента 2 × относительная масса элемента 2) +…

    Для H 2 O, элемент 1 — водород с относительной атомной массой 1, а элемент 2 — кислород с относительной атомной массой 16, поэтому:

    Относительная молекулярная масса = (2 × 1) + (1 × 16) = 2 + 16 = 18

    Для H 2 SO 4 элемент 1 — водород (H), элемент 2 — сера (S с относительной массой = 32), а элемент 3 — кислород (O), поэтому тот же расчет дает:

    Относительная молекулярная масса H 2 SO 4 = (количество атомов H × относительная масса H) + (количество атомов S × относительная масса S) + (количество атомов O × относительная масса of O)

    = (2 × 1) + (1 × 32) + (4 × 16)

    Вы можете использовать тот же подход для любой молекулы.

    Формула атомной массы

    Атомная масса элемента равна средневзвешенному значению изотопов этого элемента. Изотопы — это атомы, которые имеют один и тот же атомный номер (количество протонов), но другое количество нейтронов. Число протонов определяет идентичность атома, а изотопы имеют одинаковые атомные номера, поэтому атомы принадлежат к одному элементу. Число нейтронов не равно, поэтому массы изотопов не будут одинаковыми. Атомная масса измеряется в атомных единицах массы (а.е.м.), где одна а.е.м. примерно эквивалентна массе отдельного протона или нейтрона.

    Изотопы элемента не встречаются в природе в равных процентах, поэтому необходимо использовать средневзвешенное значение, чтобы получить атомную массу элемента. Изотопы, встречающиеся в более высоких процентах, будут иметь большее влияние на атомную массу, в то время как изотопы, встречающиеся в более низких процентах, будут иметь меньший эффект.

    Атомная масса находится путем умножения массы изотопа на его относительное содержание, а затем сложения индивидуальных масс вместе.


    Вопросы по формуле атомной массы:

    1.Рассчитайте атомную массу хлора, используя информацию, представленную в следующей таблице.

    Ответ:

    Чтобы найти атомную массу хлора, атомная масса каждого изотопа умножается на относительное содержание (процентное содержание в десятичной форме), а затем индивидуальные массы складываются.

    34,96885 x 0,7578 = 26,50

    36,96590 x 0,2422 = 8,95

    26,50 + 8,95 = 35,45

    Атомная масса хлора 35.45 а.е.м.

    2. Рассчитайте атомную массу никеля, используя информацию, представленную в следующей таблице.

    Ответ:

    Чтобы найти атомную массу никеля, атомная масса каждого изотопа умножается на относительное содержание (процентное содержание в десятичной форме), а затем индивидуальные массы складываются.

    57,93535 x 0,680769 = 39,4406

    59,93079 x 0,262231 = 15,7157

    60,93106 х 0,011399 = 0,69455

    61.92835 х 0,036345 = 2,2508

    63,92797 х 0,009256 = 0,59172

    39,4406 + 15,7157 + 0,69455 + 2,2508 + 0,59172 = 58,69337

    Атомная масса никеля равна 58,69337 а.

    Author: alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.