Suhteellinen atomimassa a. Suhteelliset atomi- ja molekyylimassat

Atomien ja molekyylien massat ovat hyvin pieniä, joten on kätevää valita yhden atomin massa mittayksiköksi ja ilmaista jäljellä olevien atomien massat suhteessa siihen. Juuri näin teki atomiteorian perustaja Dalton, joka laati atomimassataulukon ottamalla vetyatomin massan yksikkönä.

Vuoteen 1961 asti fysiikassa 1/16 happiatomin massasta 16 O otettiin atomimassayksiköksi (lyhennetty amu) ja kemiassa - 1/16 luonnollisen hapen keskimääräisestä atomimassasta, joka on seos. kolmesta isotoopista. Kemiallinen massayksikkö oli 0,03 % suurempi kuin fyysinen.

Tällä hetkellä fysiikassa ja kemiassa on otettu käyttöön yhtenäinen mittausjärjestelmä. 1/12 hiiliatomin massasta 12C valitaan atomimassan standardiyksiköksi.

1 amu \u003d 1/12 m (12 C) \u003d 1,66057 × 10 -27 kg \u003d 1,66057 × 10 -24 g.

MÄÄRITELMÄ

Alkuaineen suhteellinen atomimassa (A r)- tämä on dimensioton määrä, joka on yhtä suuri kuin alkuaineatomin keskimääräisen massan suhde 1/12 atomin massasta 12 C.

Suhteellista atomimassaa laskettaessa otetaan huomioon alkuaineiden isotooppien runsaus maankuoressa. Esimerkiksi kloorissa on kaksi isotooppia 35 Cl (75,5 %) ja 37 Cl (24,5 %). Kloorin suhteellinen atomimassa on:

A r (Cl) \u003d (0,755 × m (35 Cl) + 0,245 × m (37 Cl)) / (1/12 × m (12 C) = 35,5.

Suhteellisen atomimassan määritelmästä seuraa, että atomin keskimääräinen absoluuttinen massa on yhtä suuri kuin suhteellinen atomimassa kertaa amu:

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

Esimerkkejä ongelmanratkaisusta

ESIMERKKI 1

ESIMERKKI 2

Oppitunnin materiaaleista opit, että joidenkin kemiallisten alkuaineiden atomit eroavat massaltaan muiden kemiallisten alkuaineiden atomeista. Opettaja kertoo, kuinka kemistit mittasivat atomien massat, jotka ovat niin pieniä, että niitä ei edes näe elektronimikroskoopilla.

Aihe: Ensimmäiset kemialliset ideat

Oppitunti: Kemiallisten alkuaineiden suhteellinen atomimassa

1800-luvun alussa (150 vuotta Robert Boylen työn jälkeen) englantilainen tiedemies John Dalton ehdotti menetelmää kemiallisten alkuaineiden atomien massan määrittämiseksi. Tarkastellaanpa tämän menetelmän ydintä.

Dalton ehdotti mallia, jonka mukaan monimutkaisen aineen molekyyli sisältää vain yhden atomin eri kemiallisia alkuaineita. Hän esimerkiksi uskoi, että vesimolekyyli koostuu 1 vetyatomista ja 1 happiatomista. Daltonin mukaan yksinkertaisten aineiden koostumus sisältää myös vain yhden kemiallisen alkuaineen atomin. Nuo. Happimolekyylin tulee koostua yhdestä happiatomista.

Ja sitten, kun tiedetään aineen alkuaineiden massaosuudet, on helppo määrittää, kuinka monta kertaa yhden alkuaineen atomin massa eroaa toisen alkuaineen atomin massasta. Näin ollen Dalton uskoi, että elementin massaosuus aineessa määräytyy sen atomin massan mukaan.

Tiedetään, että magnesiumin massaosuus magnesiumoksidissa on 60 % ja hapen massaosuus 40 %. Daltonin päättelyn polkua noudattaen voidaan sanoa, että magnesiumatomin massa on 1,5 kertaa suurempi kuin happiatomin massa (60/40 = 1,5):

Tiedemies huomasi, että vetyatomin massa on pienin, koska. ei ole olemassa monimutkaista ainetta, jossa vedyn massaosuus olisi suurempi kuin toisen alkuaineen massaosuus. Siksi hän ehdotti alkuaineiden atomien massojen vertaamista vetyatomin massaan. Ja tällä tavalla hän laski kemiallisten alkuaineiden suhteellisten (suhteessa vetyatomiin) atomimassojen ensimmäiset arvot.

Vedyn atomimassa otettiin yksikkönä. Ja rikin suhteellisen massan arvoksi osoittautui 17. Mutta kaikki saadut arvot olivat joko likimääräisiä tai vääriä, koska. tuon ajan kokeilun tekniikka oli kaukana täydellisestä, ja Daltonin asennus aineen koostumuksesta oli virheellinen.

Vuosina 1807-1817. Ruotsalainen kemisti Jöns Jakob Berzelius teki paljon tutkimusta jalostaakseen alkuaineiden suhteellisia atomimassoja. Hän onnistui saamaan tuloksia lähellä nykyaikaisia.

Paljon myöhemmin kuin Berzeliuksen työtä, kemiallisten alkuaineiden atomien massoja alettiin verrata 1/12:aan hiiliatomin massasta (kuva 2).

Riisi. 1. Malli kemiallisen alkuaineen suhteellisen atomimassan laskemiseksi

Kemiallisen alkuaineen suhteellinen atomimassa osoittaa, kuinka monta kertaa kemiallisen alkuaineen atomin massa on suurempi kuin 1/12 hiiliatomin massasta.

Suhteellinen atomimassa merkitään A r , sillä ei ole mittayksikköjä, koska se osoittaa atomien massojen suhteen.

Esimerkiksi: A r (S) = 32, so. rikkiatomi on 32 kertaa raskaampi kuin 1/12 hiiliatomin massasta.

Hiiliatomin 1/12:n absoluuttinen massa on vertailuyksikkö, jonka arvo on laskettu suurella tarkkuudella ja se on 1,66 * 10 -24 g tai 1,66 * 10 -27 kg. Tätä vertailumassaa kutsutaan atomimassayksikkö (a.u.m.).

Kemiallisten alkuaineiden suhteellisten atomimassojen arvoja ei tarvitse muistaa, ne annetaan missä tahansa kemian oppikirjassa tai hakuteoksessa sekä D.I.:n jaksollisessa taulukossa. Mendelejev.

Suhteellisten atomimassojen arvoja laskettaessa on tapana pyöristää ylöspäin kokonaislukuihin.

Poikkeuksena on kloorin suhteellinen atomimassa - kloorille käytetään arvoa 35,5.

1. Kokoelma kemian tehtäviä ja harjoituksia: 8. luokka: P.A. oppikirjaan. Orzhekovsky ja muut. "Kemia, luokka 8" / P.A. Oržekovski, N.A. Titov, F.F. Hegel. – M.: AST: Astrel, 2006.

2. Ushakova O.V. Kemian työkirja: 8. luokka: oppikirjaan P.A. Oržekovski ym. "Kemia. Luokka 8” / O.V. Ushakova, P.I. Bespalov, P.A. Oržekovski; alla. toim. prof. P.A. Oržekovski - M .: AST: Astrel: Profizdat, 2006. (s. 24-25)

3. Kemia: 8. luokka: oppikirja. kenraalille laitokset / P.A. Oržekovski, L.M. Meshcheryakova, L.S. Pontak. M.: AST: Astrel, 2005. (§10)

4. Kemia: inorg. kemia: oppikirja. 8 solulle. yleistä laitokset / G.E. Rudzitis, FuGyu Feldman. - M .: Koulutus, JSC "Moscow textbooks", 2009. (§§8,9)

5. Tietosanakirja lapsille. Osa 17. Kemia / Luku. toimittanut V.A. Volodin, johtava. tieteellinen toim. I. Leenson. – M.: Avanta+, 2003.

Muita verkkoresursseja

1. Yksi kokoelma digitaalisia koulutusresursseja ().

2. "Chemistry and Life" -lehden sähköinen versio ().

Kotitehtävät

s. 24-25 Nro 1-7 kemian työkirjasta: 8. luokka: P.A. oppikirjaan. Oržekovski ym. "Kemia. Luokka 8” / O.V. Ushakova, P.I. Bespalov, P.A. Oržekovski; alla. toim. prof. P.A. Oržekovski - M.: AST: Astrel: Profizdat, 2006.

Tietosanakirja YouTube

1 / 3

✪ Kemia| Suhteellinen atomimassa

✪ Suhteellinen atomimassa. Molekyylimassa.

✪ 15. Atomimassa

Tekstitykset

Yleistä tietoa

Yksi atomin perusominaisuuksista on sen massa. Atomin absoluuttinen massa on erittäin pieni määrä. Siten vetyatomin massa on noin 1,67⋅10 −24 g. Siksi kemiassa (käytännön syistä) on pääasiassa ja paljon kätevämpää käyttää suhteellista [ehdollista] arvoa, jota ns. suhteellinen atomimassa tai yksinkertaisesti atomimassa ja joka osoittaa kuinka monta kertaa tietyn alkuaineen atomin massa on suurempi kuin toisen alkuaineen atomin massa massayksikkönä.

Atomi- ja molekyylimassojen mittayksikkönä, 1 ⁄ 12 osa yleisimmän isotoopin hiilen neutraalin atomin massasta 12 C . Tätä ei-systeemistä massan mittayksikköä kutsutaan atomimassayksikkö (A. syödä.) tai dalton (Kyllä).

Isotoopin atomimassan ja sen massaluvun välistä eroa kutsutaan massaylimääräksi (yleensä ilmaistuna MeV). Se voi olla sekä positiivista että negatiivista; syynä sen esiintymiseen on ytimien sitoutumisenergian epälineaarinen riippuvuus protonien ja neutronien lukumäärästä sekä protonin ja neutronin massojen ero.

Isotoopin atomimassan riippuvuus massaluvusta on seuraava: ylimääräinen massa on positiivinen vety-1:lle, massaluvun kasvaessa se pienenee ja muuttuu negatiiviseksi, kunnes saavutetaan raudan 56:n minimi, sitten se alkaa kasvaa ja kasvaa positiivisiin arvoihin raskaille nuklideille. Tämä vastaa sitä tosiasiaa, että rautaa raskaampien ytimien fissio vapauttaa energiaa, kun taas kevyiden ytimien fissio vaatii energiaa. Päinvastoin, rautaa kevyempien ytimien fuusio vapauttaa energiaa, kun taas rautaa raskaampien alkuaineiden fuusio vaatii lisäenergiaa.

Tarina

Atomimassaa laskettaessa alun perin (1800-luvun alusta J. Daltonin ehdotuksesta; katso Daltonin atomistinen teoria) yksikkömassaksi [suhteellinen] otettiin vetyatomin massa kevyimpana alkuaineena ja sen suhteen laskettiin muiden alkuaineiden atomien massat. Mutta koska useimpien alkuaineiden atomimassat määritetään niiden happiyhdisteiden koostumuksen perusteella, niin itse asiassa (de facto) laskelmat tehtiin suhteessa hapen atomimassaan, jonka oletettiin olevan 16; hapen ja vedyn atomimassojen välisen suhteen katsottiin olevan 16:1. Myöhemmin tarkemmat mittaukset osoittivat, että tämä suhde on 15,874:1 tai, mikä on sama, 16:1,0079 riippuen siitä, mikä atomi - happi tai vety - viittaa kokonaislukuarvoon. Muutos hapen atomimassassa merkitsisi muutosta useimpien alkuaineiden atomimassassa. Siksi päätettiin jättää hapelle atomimassa 16, jolloin vedyn atomimassaksi otettiin 1,0079.

Siten otettiin atomimassan yksikkö 1 ⁄ 16 osa happiatomin massasta, ns happiyksikkö. Myöhemmin havaittiin, että luonnollinen happi on isotooppien seos, joten hapen massayksikkö kuvaa luonnollisten happi-isotooppien (happi-16, happi-17 ja happi-18) atomimassan keskiarvoa, mikä osoittautui olla epävakaa johtuen hapen isotooppikoostumuksen luonnollisista vaihteluista. Atomifysiikassa tällainen yksikkö osoittautui mahdottomaksi hyväksyä, ja tällä tieteenalalla otettiin atomimassan yksikkö 1 ⁄ 16 osa happiatomin massasta 16 O. Tämän seurauksena muodostui kaksi atomimassaa - kemiallinen ja fyysinen. Kahden atomimassaasteikon läsnäolo aiheutti suurta haittaa. Monien fysikaalisilla ja kemiallisilla asteikoilla laskettujen vakioiden arvot osoittautuivat erilaisiksi. Tämä ei-hyväksyttävä kanta johti atomimassojen hiiliasteikon käyttöönottoon happiasteikon sijaan.

Kansainvälinen fysiikan kongressi (1960) hyväksyi yhtenäisen suhteellisten atomimassojen asteikon ja uuden atomimassan yksikön ja yhdisti Kansainvälinen kemistien kongressi (1961; 100 vuotta 1. kansainvälisen kemistien kongressin jälkeen). kaksi edellistä atomimassan happiyksikköä - fyysinen ja kemiallinen. Happi kemiallinen yksikkö on yhtä suuri kuin 0,999957 uutta atomimassan hiiliyksikköä. Nykyaikaisessa mittakaavassa hapen ja vedyn suhteelliset atomimassat ovat vastaavasti 15,9994: 1,0079 ... Koska uusi atomimassayksikkö on sidottu tiettyyn isotooppiin, ei kemikaalin atomimassan keskiarvoon. luonnolliset isotooppivaihtelut eivät vaikuta tämän yksikön toistettavuuteen.

Atomit ovat hyvin pieniä ja niillä on hyvin vähän massaa. Jos ilmaisemme minkä tahansa kemiallisen alkuaineen atomin massa grammoina, tämä on luku, jota edeltää yli kaksikymmentä nollaa desimaalipilkun jälkeen. Siksi on hankalaa mitata atomien massaa grammoina.

Jos kuitenkin otetaan yksikkönä mikä tahansa hyvin pieni massa, niin kaikki muut pienet massat voidaan ilmaista suhteessa tähän yksikköön. Atomin massan mittausyksiköksi valittiin 1/12 hiiliatomin massasta.

1/12 hiiliatomin massasta kutsutaan atomimassayksikkö(a.e.m.).

Suhteellinen atomimassa on arvo, joka on yhtä suuri kuin tietyn kemiallisen alkuaineen atomin todellisen massan suhde 1/12:aan hiiliatomin todellisesta massasta. Tämä on mittaton suure, koska kaksi massaa on jaettu.

A r = m at. / (1/12) m kaari.

kuitenkin absoluuttinen atomimassa on suhteellinen arvo ja sen yksikkö a.u.m.

Toisin sanoen suhteellinen atomimassa osoittaa, kuinka monta kertaa tietyn atomin massa on suurempi kuin 1/12 hiiliatomista. Jos A-atomin r = 12, niin sen massa on 12 kertaa suurempi kuin 1/12 hiiliatomin massasta, eli sillä on 12 atomimassayksikköä. Tämä voi tapahtua vain hiilelle itselleen (C). Vetyatomin (H) Ar = 1. Tämä tarkoittaa, että sen massa on yhtä suuri kuin 1/12 hiiliatomin massasta. Hapen (O) suhteellinen atomimassa on 16 amu. Tämä tarkoittaa, että happiatomi on 16 kertaa massiivisempi kuin 1/12 hiiliatomista, sillä on 16 atomimassayksikköä.

Kevyin alkuaine on vety. Sen massa on suunnilleen yhtä suuri kuin 1 amu. Raskaimpien atomien massa on lähellä 300 amu.

Yleensä kunkin kemiallisen alkuaineen arvo on atomien absoluuttinen massa ilmaistuna a:na. e.m pyöristetään ylöspäin.

Atomimassayksiköiden arvo kirjataan jaksolliseen taulukkoon.

Molekyyleille käytetään käsitettä suhteellinen molekyylipaino (Mr). Suhteellinen molekyylipaino osoittaa, kuinka monta kertaa molekyylin massa on suurempi kuin 1/12 hiiliatomin massasta. Mutta koska molekyylin massa on yhtä suuri kuin sen ainesosien atomien massojen summa, suhteellinen molekyylimassa voidaan löytää yksinkertaisesti lisäämällä näiden atomien suhteelliset massat. Esimerkiksi vesimolekyyli (H 2 O) sisältää kaksi vetyatomia, joiden Ar = 1, ja yhden happiatomin, jonka Ar = 16. Siksi Mr(H 2 O) = 18.

Monilla aineilla, kuten metalleilla, on ei-molekyylirakenne. Tällöin niiden suhteellista molekyylipainoa pidetään yhtä suurena kuin niiden suhteellinen atomipaino.

Kemiassa tärkeä suure on ns kemiallisen alkuaineen massaosa molekyylissä tai aineessa. Se osoittaa, minkä osan suhteellisesta molekyylipainosta tietty alkuaine muodostaa. Esimerkiksi vedessä vedyn osuus on kaksi (koska atomia on kaksi) ja hapen osuus 16. Eli jos sekoitat vetyä, jonka massa on 1 kg, ja happea, jonka massa on 8 kg, ne reagoivat ilman jäännös. Vedyn massaosuus on 2/18 = 1/9 ja hapen massaosa on 16/18 = 8/9.

Atomien ja molekyylien massat ovat hyvin pieniä. Siksi oli loogista ottaa käyttöön uusia massan mittayksiköitä kemiassa valitsemalla yhden alkuaineen massa standardiksi. Modernissa fysiikassa ja kemiassa atomimassan yksiköksi valitaan 112 hiiliatomin massaa 12C. Uutta yksikköä kutsuttiin atomimassayksiköksi.

MÄÄRITELMÄ

Atomimassayksikkö (a.m.u.)- järjestelmän ulkopuolinen yksikkö, jota käytetään ilmaisemaan atomien, molekyylien, atomiytimien ja alkuainehiukkasten massoja. Määritelty 112 massaksi 12C-hiiliatomia perustilassa.

1 amu = 1,660539040⋅10–27 kg ≈ 1,66⋅10–27 kg

Kaikkien atomien ja molekyylien massat voidaan siten ilmaista atomimassayksiköinä. Tällaisissa tapauksissa puhutaan absoluuttinen atomimassa(A) tai absoluuttinen molekyylipaino(molMmol). Näiden määrien koko on [a.m.u.].

On melko kätevää ilmaista kaikkien alkuaineiden atomimassat suhteessa vertailuyksikön massaan. Atomin massaa, joka lasketaan suhteessa 1 amuun, kutsutaan suhteelliseksi atomimassaksi.

MÄÄRITELMÄ

Alkuaineen suhteellinen atomimassa Ar on atomin massan suhde 112 hiiliatomin massaan 12C:

Ar(X)=m(X)112m(12C)

Suhteellinen atomimassa on mittaton suure!

Suhteellinen atomimassa osoittaa, kuinka monta kertaa tietyn atomin massa on suurempi kuin 112 hiiliatomin massa. Esimerkiksi Ar(H)=1, so. yhdellä vetyatomilla on sama massa kuin 112 hiiliatomilla; ja merkintä Ar(Mg)=24 tarkoittaa, että magnesiumatomi on 24 kertaa raskaampi kuin 112 hiiliatomia.

Alun perin (1800-luvulla) alkuaineiden atomipainot laskettiin vedyn massaksi, jolloin viimeksi mainittu otettiin yksikkönä John Daltonin ehdotuksesta, koska vety on kevyin alkuaine. Sitten standardina käytettiin hapen massaa 16, koska alkuaineiden massaa laskettaessa käytettiin pääasiassa niiden happiyhdisteitä. Hapen massan suhteeksi vedyn massaan otettiin 16:1. Happella on kuitenkin kolme isotooppia: 16O , 17O , 18O Siksi 1/16 luonnollisen hapen painosta luonnehtii vain kaikkien tunnettujen happi-isotooppien massan keskiarvoa. Tämän seurauksena suunniteltiin kaksi asteikkoa: fyysinen (massaan perustuen 16O ) ja kemiallinen (perustuu luonnollisen hapen massan keskiarvoon), mikä aiheutti tiettyjä vaikeuksia. Siksi vuonna 1961 1/12 hiiliatomin painosta otettiin massayksiköksi. 12C .

Monien alkuaineiden atomimassat määritettiin kokeellisesti 1800-luvulla. Tiedettiin esimerkiksi, että kupari reagoi rikin kanssa muodostaen kuparisulfidia koostumuksen kanssa CuS jossa on yksi rikkiatomi kupariatomia kohden. Tulijoiden massojen laskeminen

rikin ja kuparin reaktiossa he huomasivat, että reagoineen rikin massa on puolet reagoineen kuparin massasta, ja siksi jokainen kupariatomi on 2 kertaa raskaampi kuin rikkiatomi. Samoin muiden alkuaineiden atomimassat määritettiin niiden yhdisteiden muodostumisreaktioilla happioksidien kanssa.

Atomien absoluuttisten massojen numeeriset arvot, jotka ilmaistaan ​​amuina, ovat yhtäpitäviä suhteellisten atomimassojen arvojen kanssa.

Alkuaineiden suhteellisten atomimassojen arvot on annettu kemiallisten alkuaineiden jaksollisessa järjestelmässä D.I. Mendelejev. Jos alkuaineessa on useita isotooppeja, kaikkien isotooppien massan keskiarvo ilmoitetaan jaksollisessa taulukossa atomimassana.

Laskennallisia ongelmia ratkaistaessa atomimassa pyöristetään ylöspäin aritmeettisten sääntöjen mukaan lähin kokonaisluku.

Esimerkiksi: Ar(P)=31, Ar(Ge)=73, Ar(Zn)=65

poikkeus on kloori, jonka atomimassa on pyöristetty lähimpään kymmenesosaan:

Kuitenkin useimmissa tentti- ja perustason tehtävissä kuparin massa pyöristetään ylöspäin kokonaislukuun: Ar(Cu)=64.

ALKUALUN KESKIMÄÄRÄISEN ATOMASSAN LASKEMINEN

Jaksotaulukossa annettujen alkuaineiden atomimassat ovat murto-osia. Tämä johtuu siitä, että tässä tapauksessa puhumme elementin keskimääräisestä suhteellisesta atomimassasta. Se lasketaan ottaen huomioon alkuaineen isotooppien runsaus maankuoressa:

Ar(X)=Ar(aX)⋅ω(aX)+Ar(bX)⋅ω(bX)+…,

jossa Ar on alkuaineen X keskimääräinen suhteellinen atomimassa,

Ar(aX),Ar(bX) - alkuaineen X isotooppien suhteelliset atomimassat,

ω(aX),ω(bX) - alkuaineen X vastaavien isotooppien massaosuudet suhteessa tämän alkuaineen kaikkien atomien kokonaismassaan luonnossa.

Esimerkiksi kloorilla on kaksi luonnollista isotooppia - 35Cl (75,78 paino-%) ja 37Cl (24,22 %). Alkuaineen kloori suhteellinen atomimassa on:

Ar(Cl)=Ar(35Cl)⋅ω(35Cl)+Ar(37Cl)⋅ω(37Cl)

Ar(Cl)=35⋅0,7578+37⋅0,2422=26,523+8,9614=35,4844≈35,5