Masse atomiche e molecolari relative. Massa atomica

Un atomo è una particella materiale, quindi ha massa.
Cos'è la massa atomica relativa?

Altre lezioni sul sito

- La composizione di sostanze semplici e complesse può essere espressa da una formula chimica.

Formula chimica di una sostanza semplice è scritto come un segno - il simbolo dell'elemento. Ad esempio, il rame - una sostanza semplice - è designato Cu; zolfo - S, ecc. In alcune sostanze semplici, una molecola consiste di due atomi. Ad esempio, alcuni non metalli allo stato gassoso sono costituiti da molecole biatomiche: idrogeno H2 (leggi "cenere-due"), ossigeno O2 ("o-due"), cloro Cl2 ("cloro-due"). Da queste formule si può vedere che il numero scritto in basso a destra del simbolo dell'elemento indica il numero di atomi nella molecola. Egli è chiamato indice .

I composti sono costituiti da atomi di diversi elementi. Ad esempio, acqua H2O ("ash-two-o"), anidride carbonica CO2 ("tse-o-two"), sale da tavola NaCl ("sodio-cloro")

Massa atomica relativa (Ar) elemento è il rapporto tra la massa di un atomo di un dato elemento e 1/12 della massa di un atomo di carbonio; è una quantità adimensionale.

Ad esempio: Ar(H2) = 1 · 2 = 2

Ar(Cl2) = 35,5 · 2 = 71

Peso molecolare relativo (Mr) sostanza è la somma delle masse atomiche relative degli elementi che compongono la sostanza.

Ogni atomo di qualsiasi elemento chimico ha la sua massa, così come qualsiasi corpo fisico che ci circonda, inclusi te e me. Ma a differenza di noi, la massa degli atomi è molto piccola. Pertanto, gli scienziati hanno preso come standard la massa 1/12 della massa di un atomo di carbonio 6 12 CON(come il più leggero) e la massa degli atomi rimanenti è stata confrontata con la massa di questo standard, da cui il nome "Massa atomica relativa" dall'inglese. « parente» parente. Questo valore non ha unità ed è indicato Ar. Il valore numerico della massa atomica relativa di qualsiasi elemento è scritto nella tavola periodica di D.I. Mendeleev.

Se una sostanza è formata da più elementi (uguali o diversi), allora si parla di molecole e di “Massa Molecolare Relativa”. Lei sviluppa dalle masse atomiche Tutto elementi chimici che compongono una molecola moltiplicato al numero di questi atomi. Inoltre non ha unità di misura ed è indicato Sig. Per esempio:

Mr (O 2) \u003d Ar (O) 2 \u003d 16 2 \u003d 32;

Mr (H 2 O) \u003d Ar (H) 2 + Ar (O) \u003d 1 2 + 16 \u003d 18;

Mr (H 2 SO 4) \u003d Ar (H) 2 + Ar (S) + Ar (O) 4 \u003d 1 2 + 32 + 16 4 \u003d 98;

L'insegnante ricorda ripetutamente agli studenti che il valore di Ar si trova nel sistema periodico di D.I. Mendeleev sotto il segno di un elemento chimico. Il valore delle masse atomiche di diversi elementi chimici viene sommato. Se ci sono più atomi identici in una molecola, il loro valore numerico di masse atomiche viene moltiplicato per il numero di questi atomi. (il consolidamento del nuovo argomento avverrà quando si svolge un lavoro indipendente nella parte di ricerca della lezione)

2. Parte di ricerca(lavoro autonomo degli studenti sotto la guida di un insegnante), se gli studenti hanno difficoltà, l'insegnante deve stare molto attento e in nessun caso dare agli studenti una risposta corretta diretta, cioè "pronti cm" devono ottenerli da soli. È meglio "spingere" lo studente alla soluzione corretta con domande guida che stimolano l'attività mentale, la necessità di collegare le conoscenze esistenti da altre aree con nuovo materiale. Ciò è necessario per non interrompere il processo di ricerca degli studenti e per ottenere il miglior risultato durante lo studio di nuovo materiale, poiché la conoscenza acquisita in modo indipendente viene conservata nella memoria a lungo termine rispetto alle informazioni già pronte.

Nel processo di sviluppo della scienza, la chimica ha affrontato il problema di calcolare la quantità di una sostanza per lo svolgimento delle reazioni e le sostanze ottenute nel loro corso.

Oggi, per tali calcoli di una reazione chimica tra sostanze e miscele, viene utilizzato il valore della massa atomica relativa inclusa nella tavola periodica degli elementi chimici di D. I. Mendeleev.

Processi chimici e influenza della proporzione di un elemento nelle sostanze sull'andamento di una reazione

La scienza moderna sotto la definizione di "massa atomica relativa di un elemento chimico" significa quante volte la massa di un atomo di un dato elemento chimico è più di un dodicesimo di un atomo di carbonio.

Con l'avvento dell'era della chimica, crebbe la necessità di determinazioni accurate del corso di una reazione chimica e dei suoi risultati.

Pertanto, i chimici hanno costantemente cercato di risolvere il problema delle masse esatte di elementi interagenti nella materia. Una delle migliori soluzioni all'epoca era agganciarsi all'elemento più leggero. E il peso del suo atomo è stato preso come uno.

Il corso storico del conteggio della sostanza

Inizialmente è stato utilizzato l'idrogeno, quindi l'ossigeno. Ma questo metodo di calcolo si è rivelato impreciso. La ragione di ciò era la presenza di isotopi con una massa di 17 e 18 in ossigeno.

Pertanto, avere una miscela di isotopi tecnicamente dava un numero diverso da sedici. Oggi la massa atomica relativa di un elemento viene calcolata in base al peso dell'atomo di carbonio preso come base, nel rapporto 1/12.

Dalton pose le basi per la massa atomica relativa di un elemento

Solo qualche tempo dopo, nel XIX secolo, Dalton propose di calcolare utilizzando l'elemento chimico più leggero: l'idrogeno. Durante le lezioni ai suoi studenti, ha dimostrato su figure scolpite nel legno come sono collegati gli atomi. Per altri elementi, ha utilizzato dati precedentemente ottenuti da altri scienziati.

Secondo gli esperimenti di Lavoisier, l'acqua contiene il quindici per cento di idrogeno e l'ottantacinque per cento di ossigeno. Con questi dati, Dalton ha calcolato che la massa atomica relativa dell'elemento che compone l'acqua, in questo caso l'ossigeno, è 5,67. L'erroneità dei suoi calcoli è dovuta al fatto che credeva in modo errato riguardo al numero di atomi di idrogeno in una molecola d'acqua.

Secondo lui, c'era un atomo di idrogeno per atomo di ossigeno. Usando i dati del chimico Austin secondo cui l'ammoniaca contiene il 20% di idrogeno e l'80% di azoto, ha calcolato qual è la massa atomica relativa dell'azoto. Con questo risultato, è giunto a una conclusione interessante. Si è scoperto che la massa atomica relativa (la formula dell'ammoniaca è stata erroneamente presa con una molecola di idrogeno e azoto) è quattro. Nei suoi calcoli, lo scienziato si è basato sul sistema periodico di Mendeleev. Dall'analisi, ha calcolato che la massa atomica relativa del carbonio era 4,4, invece dei dodici precedentemente accettati.

Nonostante i suoi gravi errori, è stato Dalton che per primo ha creato una tabella di alcuni elementi. Ha subito numerosi cambiamenti durante la vita dello scienziato.

La componente isotopica di una sostanza influisce sul valore di accuratezza del peso atomico relativo

Quando si considerano le masse atomiche degli elementi, si può notare che la precisione per ciascun elemento è diversa. Ad esempio, per il litio è a quattro cifre e per il fluoro è a otto cifre.

Il problema è che la componente isotopica di ciascun elemento è diversa e variabile. Ad esempio, l'acqua ordinaria contiene tre tipi di isotopi di idrogeno. Oltre all'idrogeno ordinario, includono deuterio e trizio.

Le masse atomiche relative degli isotopi dell'idrogeno sono rispettivamente due e tre. L'acqua "pesante" (formata da deuterio e trizio) evapora peggio. Pertanto, ci sono meno isotopi dell'acqua allo stato di vapore rispetto allo stato liquido.

Selettività degli organismi viventi a diversi isotopi

Gli organismi viventi hanno una proprietà selettiva in relazione al carbonio. Il carbonio con una massa atomica relativa pari a dodici viene utilizzato per costruire molecole organiche. Pertanto, le sostanze di origine organica, nonché un certo numero di minerali, come il carbone e il petrolio, contengono un contenuto isotopico inferiore rispetto ai materiali inorganici.
I microrganismi che elaborano e accumulano zolfo lasciano dietro l'isotopo di zolfo 32. Nelle aree in cui i batteri non elaborano, la proporzione dell'isotopo di zolfo è 34, cioè molto più alta. È sulla base del rapporto di zolfo nelle rocce del suolo che i geologi giungono alla conclusione sulla natura dell'origine dello strato, se ha una natura magmatica o sedimentaria.

Di tutti gli elementi chimici, solo uno non ha isotopi: il fluoro. Pertanto, la sua massa atomica relativa è più precisa di altri elementi.

L'esistenza di sostanze instabili in natura

Per alcuni elementi la massa relativa è indicata tra parentesi quadre. Come puoi vedere, questi sono elementi situati dopo l'uranio. Il fatto è che non hanno isotopi stabili e decadono con il rilascio di radiazioni radioattive. Pertanto, l'isotopo più stabile è indicato tra parentesi.

Nel tempo si è scoperto che è possibile ottenere un isotopo stabile da alcuni di essi in condizioni artificiali. Ho dovuto cambiare le masse atomiche di alcuni elementi transuranici nella tavola periodica di Mendeleev.

Nel processo di sintesi di nuovi isotopi e di misurazione della loro durata, a volte è stato possibile trovare nuclidi con emivite milioni di volte più lunghe.

La scienza non si ferma, vengono costantemente scoperti nuovi elementi, leggi, relazioni di vari processi in chimica e natura. Pertanto, in quale forma la chimica e il sistema periodico degli elementi chimici di Mendeleev si riveleranno in futuro, tra cento anni, è vago e incerto. Ma mi piacerebbe credere che le opere dei chimici accumulate nei secoli passati serviranno a una nuova, più perfetta conoscenza dei nostri discendenti.

informazioni generali [ | ]

Una delle proprietà fondamentali di un atomo è la sua massa. La massa assoluta di un atomo è una quantità estremamente piccola. Pertanto, un atomo di idrogeno ha una massa di circa 1,67⋅10 −24 g. Pertanto, in chimica (per scopi pratici) è prevalentemente e molto più conveniente utilizzare il valore relativo [condizionale], che si chiama massa atomica relativa o semplicemente massa atomica e che indica quante volte la massa di un atomo di un dato elemento è maggiore della massa di un atomo di un altro elemento, presa come unità di massa.

Come unità di misura delle masse atomiche e molecolari, 1 ⁄ 12 parte della massa di un atomo neutro del più comune isotopo del carbonio 12 C . Questa unità di misura di massa non sistemica è chiamata unità di massa atomica (UN. mangiare.) o dalton (Sì).

La differenza tra la massa atomica di un isotopo e il suo numero di massa è chiamata eccesso di massa (solitamente espresso in MeV). Può essere sia positivo che negativo; la ragione del suo verificarsi è la dipendenza non lineare dell'energia di legame dei nuclei dal numero di protoni e neutroni, nonché la differenza nelle masse del protone e del neutrone.

La dipendenza della massa atomica dell'isotopo dal numero di massa è la seguente: la massa in eccesso è positiva per l'idrogeno-1, con l'aumentare del numero di massa diminuisce e diventa negativa fino al raggiungimento del minimo y, quindi inizia a crescere e aumenta a valori positivi per i nuclidi pesanti. Ciò corrisponde al fatto che la fissione di nuclei più pesanti del ferro libera energia, mentre la fissione di nuclei leggeri richiede energia. Al contrario, la fusione di nuclei più leggeri del ferro libera energia, mentre la fusione di elementi più pesanti del ferro richiede energia aggiuntiva.

Massa molecolare (molare).[ | ]

Storia [ | ]

Nel calcolo delle masse atomiche, inizialmente (dall'inizio del XIX secolo, su suggerimento di J. Dalton; vedi la teoria atomistica di Dalton), la massa dell'atomo di idrogeno come elemento più leggero fu presa come unità di massa [relativa] e , in relazione ad esso, sono state calcolate le masse degli atomi di altri elementi. Ma poiché le masse atomiche della maggior parte degli elementi sono determinate in base alla composizione dei loro composti di ossigeno, allora di fatto (de facto) i calcoli sono stati effettuati in relazione alla massa atomica dell'ossigeno, che si presumeva fosse 16; il rapporto tra le masse atomiche di ossigeno e idrogeno è stato considerato pari a 16: 1. Successivamente, misurazioni più accurate hanno mostrato che questo rapporto è pari a 15.874: 1 o, che è lo stesso, 16: 1.0079, a seconda di quale atomo - ossigeno o idrogeno - fare riferimento a un valore intero. Un cambiamento nella massa atomica dell'ossigeno comporterebbe un cambiamento nelle masse atomiche della maggior parte degli elementi. Pertanto, è stato deciso di lasciare la massa atomica di 16 per l'ossigeno, prendendo la massa atomica dell'idrogeno come 1,0079.

Pertanto, è stata presa l'unità di massa atomica 1 ⁄ 16 parte della massa di un atomo di ossigeno, chiamato unità di ossigeno. Successivamente si è scoperto che l'ossigeno naturale è una miscela di isotopi, quindi l'unità di massa dell'ossigeno caratterizza il valore medio della massa degli atomi degli isotopi dell'ossigeno naturale (ossigeno-16 e ossigeno-18), che si è rivelato instabile a causa alle variazioni naturali della composizione isotopica dell'ossigeno. Per la fisica atomica, una tale unità si è rivelata inaccettabile e in questo ramo della scienza è stata presa l'unità di massa atomica 1 ⁄ 16 parte della massa dell'atomo di ossigeno 16 O. Di conseguenza, presero forma due scale di masse atomiche: chimica e fisica. La presenza di due scale di masse atomiche creava grossi disagi. I valori di molte costanti calcolate su scale fisiche e chimiche si sono rivelati diversi. Questa posizione inaccettabile ha portato all'introduzione della scala del carbonio delle masse atomiche invece della scala dell'ossigeno.

La scala unificata delle masse atomiche relative e la nuova unità di massa atomica furono adottate dal Congresso Internazionale dei Fisici (1960) e unificate dal Congresso Internazionale dei Chimici (1961; 100 anni dopo il 1° Congresso Internazionale dei Chimici), invece della precedenti due unità di ossigeno della massa atomica: fisica e chimica. Ossigeno chimico un'unità è pari a 0,999957 di una nuova unità di carbonio di massa atomica. Nella scala moderna, le masse atomiche relative di ossigeno e idrogeno sono, rispettivamente, 15,9994: 1,0079 ... Poiché la nuova unità di massa atomica è legata a un isotopo specifico e non al valore medio della massa atomica di una sostanza chimica elemento, le variazioni isotopiche naturali non pregiudicano la riproducibilità di questa unità.

Appunti [ | ]

Letteratura [ | ]

Collegamenti [ | ]

1. Riempi gli spazi vuoti nelle frasi.

Massa atomica assoluta mostra la massa di un dodicesimo di parte 1/12 della massa di una molecola dell'isotopo di carbonio 12 6 C è misurata nelle seguenti unità: g, gc, mg, t.

Massa atomica relativa mostra quante volte la massa di una data sostanza di un elemento è maggiore della massa di un atomo di idrogeno; non ha unità di misura

2. Annotare utilizzando la notazione oku = arrotondato a un valore intero:

a) massa atomica relativa dell'ossigeno - 16:
b) massa atomica relativa del sodio - 23;
c) massa atomica relativa del rame - 64 .

3. Vengono dati i nomi degli elementi chimici: mercurio, fosforo, idrogeno, zolfo, carbonio, ossigeno, potassio, azoto. Nelle celle vuote inserire i simboli degli elementi in modo tale da ottenere una serie, in cui la massa atomica relativa aumenta.

4. Sottolinea le affermazioni corrette.

a) La massa di dieci atomi di ossigeno è uguale alla massa di due atomi di bromo;
b) La massa di cinque atomi di carbonio è maggiore della massa di tre atomi di zolfo;
c) La massa di sette atomi di ossigeno è inferiore alla massa di cinque atomi di magnesio.

5. Completa lo schema.

6. Calcola le masse molecolari relative delle sostanze secondo le loro formule:

a) M r (N 2) \u003d 2 * 14 \u003d 28
b) Mr (CH 4) = 12+4*1=16
c) M r (CaCO 3) = 40+12+3*16=100
d) M r (NH 4 Cl) \u003d 12 + 41 + 35,5 \u003d 53,5
e) M r (H 3 PO 4) = 3*1+31+16*4=98

7. Davanti a te c'è una piramide, le cui "pietre da costruzione" sono le formule dei composti chimici. Trova un percorso dalla cima della piramide alla sua base in modo che la somma delle masse molecolari relative dei composti sia minima. Quando si sceglie ogni "pietra" successiva, è necessario tenere conto del fatto che è possibile scegliere solo quella direttamente adiacente alla precedente.

In risposta, annota le formule delle sostanze del percorso vincente.

Risposta: C 2 H 6 - H 2 CO 3 - SO 2 - Na 2 S

8. L'acido citrico si trova non solo nei limoni, ma anche nelle mele acerbe, nel ribes, nelle ciliegie, ecc. L'acido citrico viene utilizzato in cucina, in casa (ad esempio, per rimuovere le macchie di ruggine dai tessuti). La molecola di questa sostanza è composta da 6 atomi di carbonio, 8 atomi di idrogeno, 7 atomi di ossigeno.

C6H8O7

Segna l'affermazione corretta:

a) il peso molecolare relativo di questa sostanza è 185;
b) il peso molecolare relativo di questa sostanza è 29;
c) il peso molecolare relativo di questa sostanza è 192.

Gli atomi sono molto piccoli e hanno una massa molto piccola. Se esprimiamo la massa di un atomo di qualsiasi elemento chimico in grammi, allora questo sarà un numero preceduto da più di venti zeri dopo la virgola. Pertanto, è scomodo misurare la massa degli atomi in grammi.

Tuttavia, se prendiamo una massa molto piccola come unità, allora tutte le altre piccole masse possono essere espresse come rapporto a questa unità. Come unità di misura della massa di un atomo è stato scelto 1/12 della massa di un atomo di carbonio.

Viene chiamato 1/12 della massa di un atomo di carbonio unità di massa atomica(a.e.m.).

Massa atomica relativaè un valore pari al rapporto tra la massa reale di un atomo di un particolare elemento chimico e 1/12 della massa reale di un atomo di carbonio. Questa è una quantità adimensionale, poiché due masse sono divise.

A r = m a. / (1/12)m arco.

Tuttavia massa atomica assolutaè relativo in valore e ha l'unità a.u.m.

Cioè, la massa atomica relativa mostra quante volte la massa di un particolare atomo è maggiore di 1/12 di un atomo di carbonio. Se l'atomo A ha r = 12, allora la sua massa è 12 volte maggiore di 1/12 della massa di un atomo di carbonio, o, in altre parole, ha 12 unità di massa atomica. Questo può accadere solo al carbonio stesso (C). L'atomo di idrogeno (H) ha Ar = 1. Ciò significa che la sua massa è uguale alla massa di 1/12 della massa dell'atomo di carbonio. L'ossigeno (O) ha una massa atomica relativa di 16 amu. Ciò significa che un atomo di ossigeno è 16 volte più massiccio di 1/12 di un atomo di carbonio, ha 16 unità di massa atomica.

L'elemento più leggero è l'idrogeno. La sua massa è approssimativamente uguale a 1 amu. Gli atomi più pesanti hanno una massa che si avvicina a 300 amu.

Solitamente per ogni elemento chimico il suo valore è la massa assoluta di atomi, espressa in termini di a. e.m. sono arrotondati per eccesso.

Il valore delle unità di massa atomica è registrato nella tavola periodica.

Per le molecole, viene utilizzato il concetto peso molecolare relativo (Mr). Il peso molecolare relativo mostra quante volte la massa di una molecola è maggiore di 1/12 della massa di un atomo di carbonio. Ma poiché la massa di una molecola è uguale alla somma delle masse dei suoi atomi costituenti, la massa molecolare relativa può essere trovata semplicemente sommando le masse relative di questi atomi. Ad esempio, una molecola d'acqua (H 2 O) contiene due atomi di idrogeno con Ar = 1 e un atomo di ossigeno con Ar = 16. Pertanto, Mr(H 2 O) = 18.

Un certo numero di sostanze hanno una struttura non molecolare, come i metalli. In tal caso, il loro peso molecolare relativo è considerato uguale al loro peso atomico relativo.

In chimica, viene chiamata una quantità importante frazione di massa di un elemento chimico in una molecola o sostanza. Mostra quale parte del peso molecolare relativo è rappresentata da un dato elemento. Ad esempio, in acqua, l'idrogeno rappresenta 2 azioni (poiché ci sono due atomi) e l'ossigeno 16. Cioè, se mescoli idrogeno con una massa di 1 kg e ossigeno con una massa di 8 kg, reagiranno senza residuo. La frazione di massa dell'idrogeno è 2/18 = 1/9 e la frazione di massa dell'ossigeno è 16/18 = 8/9.