Как искать относительную молярную массу

МОЛЯРНАЯ МАССА И ОТНОСИТЕЛЬНАЯ МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА: В ЧЕМ ОТЛИЧИЕ И ПОЧЕМУ ОНИ ЧИСЛЕННО РАВНЫ

Как вычислить молярную массу вещества? В каких единицах она измеряется?

А еще есть относительная молекулярная масса. Почему она относительная и численно равна молярной массе? Может быть это одно и то же?

Вот сколько вопросов возникает сразу в отношении такого простого на первый взгляд понятия, как молярная масса.

Разберемся по порядку и научимся ее определять.

Относительная атомная масса

Огромнейший вклад в развитие и обоснование понятия относительная атомная масса внесли в разное время французский ученый Гей-Люссак, итальянский ученый А.Авогадро и шведский ученый Й.Я. Берцелиус.

Не углубляясь в историю вопроса, вспомним, что любой химический элемент представляет собой определенную разновидность атомов. Сегодня мы знаем, что атомы химических элементов имеют свои особые характеристики.

И самая главная из них, определяющая практически все остальные, это заряд ядра. А так как заряд ядра обусловлен присутствием в нем протонов, а заряд одного протона равен +1, то и количество протонов, соответственно, также является важнейшей характеристикой атомов химических элементов.

Основную массу атома составляет ядро, которое кроме протонов содержит еще и нейтроны. Масса последних сопоставима с массой первых. Оболочку атома составляют электроны.

По числу частиц в атоме, а точнее, по их суммарной массе, атомы химических элементов можно условно разделить на тяжелые и легкие. Например, легким элементом является водород, так как его атомы имеют самую маленькую массу. А свинец — это уже тяжелый элемент. Масса его атома в 302 раза тяжелее массы атома водорода.

Но тем не менее, как бы мы не делили все атомы на тяжелые или легкие, абсолютная масса (m_A) каждого из них ничтожно мала, как мала и масса составляющих их частиц. Например,Очевидно, что такие значения крайне не удобны в вычислениях. Поэтому используют не абсолютные, а относительные массы атомов (Ar). То есть массы атомов, посчитанные относительно какой-то определенной одной и той же величины.

Величина, с которой сравнивают массу атома

Первоначально еще Дальтон сравнивал массы атомов с массой атома водорода, как самого легкого. Позднее появилась так называемая кислородная единица, равная 1/16 части массы атома кислорода. К ней перешли потому, что большинство атомов химических элементов образуют соединения с кислородом.

Однако, с развитием атомной физики и эта единица стала крайне неудобной. Все потому, что кислород в природе имеет несколько изотопов (а именно 3 устойчивых, всего же их 16). А изотопы, как известно, отличаются своей атомной массой. Из-за большого разнообразия изотопов и их различной устойчивости кислородная единица утратила свою актуальность.

Почему именно углерод? Да потому, что:

— у углерода всего 2 изотопа: 12 С и 13 С; причем первого 98,9%;

— количество органических веществ (их основу составляет, как известно, именно углерод) в сотни раз больше, чем неорганических;

— при переходе от кислородной единицы к углеродной уже посчитанные относительные атомные массы всех элементов изменились не существенно, что оказалось очень удобным.Таким образом, масса атома любого химического элемента связана с массой атома углерода как относительная атомная масса:Зная значения абсолютных масс атомов и а.е.м. найдем Аr:Ar считается безразмерной величиной, либо величиной в а.е.м. Но «а.е.м.» обычно не пишут, оставляя значение Ar без единиц измерения.

Почему атомная масса дробная?

Вернемся к строению атома.

Масса атома складывается из массы всех составляющих его частиц.

Массы протона и нейтрона приняты равными 1. А вот массой электрона обычно пренебрегают (по крайней мере в химии), так как даже относительная она безнадежно мала (0,0005485799090659(16) а.е.м.). То есть можно сказать, что масса атома определяется массой его ядра.

В составе ядра целое количество частиц. Например, в атоме одного из изотопов кислорода 8 протонов и 8 нейтронов. Значит, его Ar должна быть равна 16. Так почему же Ar представлена в периодической системе химических элементов в виде десятичной дроби? Для кислорода это Ar(О)=15,9994.Дело в том, что в периодической системе указаны относительные атомные массы, посчитанные с учетом всех существующих в природе изотопов элемента. А содержание их в природе разное.

Например, химический элемент кислород в природе состоит на 99,76% из изотопа 16 О, на 0,04% из изотопа 17 О и на 0,20% из изотопа 18 О. Таким образом, Ar для кислорода является средним значением, учитывающим относительное содержание его изотопов.

Относительная молекулярная масса

А как же найти относительную молекулярную массу?

Дело в том, что молекулы характерны для веществ с ковалентными связями: вода H₂O, серная кислота H₂SO₄, глюкоза C₆H₁₂O₆ и т.д. И к ним в полной мере можно применить термин «относительная молекулярная масса».

Так как молекулы состоят из атомов, то относительная молекулярная масса (Mr) будет складываться из их относительных атомных масс. Например:А вот металлы (как простые вещества) и ионные соединения молекул не имеют. Их кристаллические решетки состоят из бесконечного количества атомов и ионов. Поэтому молекулярная формула таких соединений отражает количественные соотношения частиц в кристалле.

Точно так же, как относительную атомную массу (Ar), относительную молекулярную массу (Mr) будем сопоставлять с 1/12 частью атома изотопа углерода 12 С.

В последующем говорим о Mr.

Количество вещества и молярная масса

В практических расчетах все-таки требуется вычислять массы, взятые в граммах, килограммах ато и в тоннах (если речь идет о каком-то производстве, например).

Как же поступают тогда?

Количество вещества, которое содержит столько же частиц (атомов, ионов, молекул – в зависимости от строения), что и 12 г изотопа углерода 12 С, назвали молем.

Один моль вещества (любого!) всегда содержит 6,02·10 23 его частиц ( постоянная Авогадро ).

Ну, а так как атомы элементов отличаются по своей массе, то и 1 моль вещества тоже будет отличаться по массе.! Обратите внимание, что в русском языке «моль» мужского рода! (это не как моль бабочка).

Массу одного моля вещества называют молярной массой (М) и вычисляют в г/моль.

Таким образом, молярная масса и количество вещества связаны соотношением:

Можно также определить и такие отношения, связанные с количеством вещества:

Почему же относительная молекулярная и молярная массы равны?

Итак, относительная молекулярная и молярная массы, как следует из их определений – это не одно и то же.

Докажем, каким образом обе массы численно могут быть равны:

Как вычислить молярную массу вещества

Мы уже знаем, что относительная молекулярная масса складывается из относительных атомных масс.

При нахождении относительной молекулярной массы (Mr), а значит и молярной (М), выполняем следующие действия :

1) правильно записываем формулу вещества;

2) анализируем качественный состав (атомы каких элементов составляют вещество) и количественный состав (в каких количествах находятся эти атомы – смотрим по индексам, которые стоят справа внизу от знака химического элемента);

3) в периодической системе химических элементов находим элементы, атомы которых составляют вещество, и округляем относительную атомную массу, стоящую рядом со знаком элемента, до целого числа (! у хлора – до 35,5);

4) складываем относительные атомные массы всех элементов с учетом количества атомов.

Рассмотрим еще примеры:

Как вычислить молярную массу вещества, находящегося в газообразном состоянии

Это означает, что в данных условиях отношение масс газов друг к другу является отношением их молярных масс:Отношение масс газообразных веществ называют относительной плотностью одного газа по другому и обозначают как D:Таким образом, з ная молярную массу одного газа и его плотность по другому газу, можно вычислить молярную (а значит, и молекулярную) массу второго газа :Например:

Вычислить молярную массу вещества (а, значит, и относительную молекулярную), находящегося в газообразном состоянии, можно, используя молярный объем газа (V_M):

Итак, подведем итог:

Без вычисления молярной массы не обходится решение практически ни одной задачи. Если вы поняли, что такое молярная и относительная молекулярная массы и как их вычислять, но еще не умеете решать задачи с их применением, то самое время научиться.

Разбор простых типовых задач по химии в книге, которую вы можете совершенно БЕСПЛАТНО скачать здесь.

Источник

Относительная атомная и молекулярная массы

Урок 12. Химия. Вводный курс. 7 класс ФГОС

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока «Относительная атомная и молекулярная массы»

Если посмотреть в периодическую таблицу Д. И. Менделеева, то можно заметить, что все элементы в ней расположены в клетках. В таких клетках изображён знак химического элемента, его название. Вверху клетки указан порядковый, или атомный, номер. Над символом элемента – его название.

Например, рассмотрим клетку, где расположен элемент сера. Здесь указано название элемента, его символ. Вверху стоит число 16. А что же обозначает нижнее число 32,064?

Это число называется относительной атомной массой. Как известно, важным свойством атомов является их масса, она выражается в граммах, киллограммах, миллиграммах.

Ещё в девятнадцатом веке, когда все учёные наконец-то приняли атомно- молекулярное учение (то есть было доказано, что вещества состоят из молекул и атомов), были рассчитаны атомные массы химических элементов.

Эти массы оказались очень маленькими. Это и понятно, ведь атомы настолько малы, что их не увидишь даже в самые мощные микроскопы.

Для удобства массы атомов химических элементов сравнивают с массой атома самого лёгкого химического элемента – водорода. Масса атома водорода равна 1. Поэтому можно сказать, что масса атома серы в 32 раза больше массы атома водорода.

То есть относительная атомная масса – это величина, которая показывает, во сколько раз масса атома данного химического элемента больше массы атома водорода.

Относительную атомную массу обозначают символом Ar, где буква r – это первая буква английского слова relative, что означает «относительный».

Все значения относительных атомных масс округляют до целого значения по всем правилам округления. Единственным исключением является элемент хлор, у которого относительная атомная масса равна 35,5. Так, относительная атомная масса кислорода – 16, азота – 14, углерода – 12, железа – 56, меди – 64, фтора – 19, алюминия – 27, цинка – 65, фосфора – 31, брома – 80.

Как вы могли заметить, относительная атомная масса является безразмерной величиной.

Как и атомы, молекулы обладают массой. Для того, чтобы найти их массу, нужно сложить массы всех атомов, которые входят в состав молекулы.

То есть относительная молекулярная масса – это сумма относительных атомных масс атомов, входящих в состав молекул.

Например, определим относительную молекулярную массу воды – Н₂О. Для этого относительную атомную массу водорода умножаем на 2, так как в молекуле 2 атома водорода, на что нам указывает индекс. Затем складываем относительную атомную массу водорода с относительной атомной массой кислорода. Подставляем значения и получаем результат – 18.

Mr (H₂O) = Ar (H) · 2 + Ar (O) = 1 · 2 + 16 = 18

Понятие «относительная молекулярная масса» справедливо только для веществ молекулярного строения, если же вещество состоит из атомов или ионов, тогда вместо относительной молекулярной массы говорят об относительной формульной массе.

Определим относительную молекулярную массу углекислого газа – СО₂. Для этого относительную атомную массу углерода складываем с относительной атомной массой кислорода, умноженной на два, так как в молекуле 2 атома кислорода. Подставляем значения относительных атомных масс: 12 складываем с 32 и получаем 44.

Mr (CO₂) = Ar (C) + Ar (O) · 2 = 12 + 16 · 2 = 44

Найдём относительную формульную массу NaNO₃. Для этого относительную атомную массу натрия складываем с относительной атомной массой азота и относительной атомной массой кислорода, умноженной на три. Подставляем значения относительных атомных масс и получаем 85.

Mr (NaNO₃) = Ar (Na) + Ar (N) + Ar (O) · 3 = 23 + 14 + 16 · 3 = 85

Источник

Определение абсолютной и относительной массы вещества

Абсолютная и относительная масса атомов и молекул

Массу относят к фундаментальным характеристикам атома. Поскольку ее абсолютное значение очень мало, в химии вводится понятие относительной, т.е. условной, атомной массы.

Ничтожный размер атома не исключает наличия у него атомной массы. Вся масса атома сосредоточена в ядре (протон и нейтрон практически в 2000 раз тяжелее, чем электрон). В результате почти вся масса атома приходится на общую массу нейтронов и протонов. К примеру, атомная масса кислорода равняется 2,667·10-23 г. Это его абсолютная атомная масса. Работать с таким числом неудобно. Поэтому было предложено ввести еще одну величину – относительную атомную массу.

В начале XIX века Дж. Дальтон предложил, вычисляя атомную массу, использовать в качестве эталона массу атома водорода, поскольку он является самым легким элементом. Именно по отношению к нему выражались массы атомов прочих элементов.

Однако с учетом того, что на практике чаще использовались кислородные соединения для вычисления атомных масс многих элементов, в качестве эталона удобнее стало использовать атомную массу кислорода. При этом известно, что соотношение атомных масс кислорода и водорода равно 16:1. Так возникло понятие кислородной единицы – 1/16 части его атомной массы.

Таким образом, относительная атомная масса показывает, во сколько раз масса атома конкретного элемента больше массы атома, который принимается за единицу. Сегодня это 1/12 часть массы атома углерода. Это и есть атомная единица массы, которую иногда обозначают как «дальтон».

Относительная атомная масса – отношение массы атома определенного элемента к 1/12 массы атома изотопа углерода-12. По сути относительная атомная масса является безразмерной величиной (при ее расчете единицы измерения сокращаются), но иногда ее значение выражают в атомных единицах массы (а.е.м.).

Абсолютная масса атома углерода составляет 1,993·10-23 г, согласно Периодической таблице Д.И. Менделеева. Его относительная атомная масса равна 12. Следовательно, 1/12 часть массы атома углерода составляет:

Масса одного кислородного атома приблизительно в 16 раз превышает 1/12-ю массы углеродного атома 12С.

Чтобы вычислить относительную молекулярную массу вещества, нужно сложить суммы относительных атомных масс элементов, входящих в состав молекулы, с учетом индексов, которые показывают количество атомов элемента в молекуле. Абсолютная масса одной молекулы равна относительной, умноженной на одну атомную единицу массы (1 а.е.м.).

Относительная атомная масса химического элемента

Например, определение относительной массы атома водорода выглядит так:

Элемент кислород имеет следующую относительную атомную массу:

Из формул следует, что относительная атомная масса является величиной, равной отношению абсолютной атомной массы к единице массы u (или 1 а.е.м.).

Относительная молекулярная масса вещества

Если молекула состоит из атомов нескольких химических элементов, то ее относительная молекулярная масса равна сумме их относительных атомных масс с учетом индексов в формуле вещества.

Рассмотрим пример. Молекула воды имеет в своем составе два атома водорода и один – кислорода. Чтобы определить относительную молекулярную массу, нужно сложить произведения относительной атомной массы каждого элемента на соответствующее количество атомов:

Знание относительной молекулярной массы веществ в газообразном состоянии помогает в решении задач по сравнению их плотности. Для этого высчитывается относительная плотность газов друг по другу, которая равна соотношению их относительных молекулярных масс:

Поскольку закон Авогадро применим исключительно к газообразным веществам, а ученым-химикам часто необходимо знать, сколько молекул, атомов или ионов заключено в определенных порциях твердых веществ или жидкостей, введено понятие молярной массы. Ее значение численно равно относительной молекулярной массе.

Как вычислить абсолютную массу, формулы, примеры

Найти молекулярную массу серной кислоты, используя таблицу Менделеева.

Известно, что молекулярная масса вещества равна сумме атомных масс веществ, входящих в состав молекулы. Поэтому:

M r ( H 2 S O 4 ) = 1 · 2 + 32 + 16 · 4 = 98 г / м о л ь

Решение химических задач по нахождению абсолютной массы может сводиться к использованию следующих методов:

При этом молярную массу можно найти путем сложения атомных масс элементов, входящих в состав соединения. Молярная масса находится также как отношение массы вещества к его соответствующему количеству:

Источник

Урок 5. Моль и молярная масса

В уроке 5 «Моль и молярная масса» из курса «Химия для чайников» рассмотрим моль как единицу измерения количества вещества; дадим определение числу Авогадро, а также научимся определять молярную массу и решать задачи на количество вещества. Базой для данного урока послужат основы химии, изложенные в прошлых уроках, так что если вы изучаете химию с нуля, то рекомендую их просмотреть хотя бы мельком.

Единица измерения количества вещества

До этого урока мы обсуждали лишь индивидуальные молекулы и атомы, а их массы мы выражали в атомных единицах массы. В реальной жизни с индивидуальными молекулами работать невозможно, потому что они ничтожно малы. Для этого химики взвешивают вещества ни в а.е.м., а в граммах.

Чтобы перейти от молекулярной шкалы измерения масс в лабораторную шкалу, используют единицу измерения количества вещества под названием моль. 1 моль содержит 6,022·10 23 частиц (атомов или молекул) и является безразмерной величиной. Число 6,022·10 23 носит название Число Авогадро, которое определяется как число частиц, содержащихся в 12 г атомов углерода 12 C. Важно понимать, что 1 моль любого вещества содержит всегда одно и то же число частиц (6,022·10 23 ).

Молярная масса вещества

Молярная масса – это масса 1 моля вещества, выраженная в граммах. Молярную массу одного моля любого химического элемента без труда находят из таблицы Менделеева, так как молярная масса численно равна атомной массе, но размерности у них разные (молярная масса имеет размерность г/моль). Запишите и запомните формулы для вычисления молярной массы, количества вещества и числа молекул:

где m — масса вещества, n — количество вещества (число молей), М — молярная масса, N — число молекул, N_A — число Авогадро. Благодаря молярной массе вещества химики могут вести подсчет атомов и молекул в лаборатории просто путем их взвешивания. Этим и удобно использование понятия моль.

На рисунке изображены четыре колбы с различными веществами, но в каждой из них всего 1 моль вещества. Можете перепроверить, используя формулы выше.

Задачи на количество вещества

Пример 1. Сколько граммов Н₂, Н₂O, СН₃ОН, октана (С₈Н₁₈) и газа неона (Ne) содержится в 1 моле?

Решение: Молекулярные массы (в атомных единицах массы) перечисленных веществ приведены в таблице Менделеева. 1 моль каждого из названных веществ имеет следующую массу:

Поскольку массы, указанные в решении примера 1, дают правильные относительные массы взвешиваемых молекул, указанная масса каждого из перечисленных веществ содержит одинаковое число молекул. Этим и удобно использование понятия моля. Нет даже необходимости знать, чему равно численное значение моля, хотя мы уже знаем, что оно составляет 6,022·10 23 ; эта величина называется числом Авогадро и обозначается символом N_A. Переход от индивидуальных молекул к молям означает увеличение шкалы измерения в 6,022·10 23 раз. Число Авогадро представляет собой также множитель перевода атомных единиц массы в граммы: 1 г = 6,022·10 23 а.е.м. Если мы понимаем под молекулярной массой массу моля вещества, то ее следует измерять в граммах на моль; если же мы действительно имеем в виду массу одной молекулы, то она численно совпадает
с молекулярной массой вещества, но выражается в атомных единицах массы на одну молекулу. Оба способа выражения молекулярной массы правильны.

Пример 2. Сколько молей составляют и сколько молекул содержат 8 г газообразного кислорода O₂?

Решение: Выписываем из таблицы Менделеева атомную массу атома кислорода (O), которая равна 15,99 а.е.м, округляем до 16. Так как у нас молекула кислорода, состоящая из двух атомов O, то ее атомная масса равна 16×2=32 а.е.м. Хорошо, а теперь переводим ее в молярную массу: 32 а.е.м = 32 г/моль. Это означает, что 1 моль (6,022·10 23 молекул) O₂ имеет массу 32 грамма. Ну и в заключении по формулам выше находим количество вещества (моль) и число молекул, содержащихся в 8 граммах O₂:

Пример 3. 1 молекула Н₂ реагирует с 1 молекулой Сl₂, в результате чего образуются 2 молекулы газообразного хлористого водорода НСl. Какую массу газообразного хлора необходимо использовать, чтобы он полностью прореагировал с 1 килограммом (кг) газообразного водорода?

Решение: Молекулярные массы H₂ и Cl₂ равны 2,0160 и 70,906 г/моль соответственно. Следовательно, в 1000 г H₂ содержится

Даже не выясняя, сколько молекул содержится в одном моле вещества, мы можем быть уверены, что 496 моля Cl₂ содержат такое же число молекул, как и 496,0 моля, или 1000 г, H₂. Сколько же граммов Cl₂ содержится в 496 молях этого вещества? Поскольку молекулярная масса Cl₂ равна 70,906 г/моль, то

Пример 4. Сколько молекул H₂ и Cl₂ принимает участие в реакции, описанной в примере 3?

Решение: В 496 молях любого вещества должно содержаться 496 моля × 6,022·10 23 молекул/моль, что равно 2,99·10 26 молекул.

Чтобы наглядно показать, сколь велико число Авогадро, приведем такой пример: 1 моль кокосовых орехов каждый диаметром 14 сантиметров (см) мог бы заполнить такой объем, какой занимает наша планета Земля. Использование молей в химических расчетах рассматривается в следующей главе, но представление об этом пришлось ввести уже здесь, поскольку нам необходимо знать, как осуществляется переход от молекулярной шкалы измерения масс к лабораторной шкале.

Надеюсь урок 5 «Моль и молярная масса» был познавательным и понятным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.

Источник