Как найти массу атома: Относительная атомная и относительная молекулярная массы — урок. Химия, 8 класс.

Масса и размер молекул | Физика для всех

Многие опыты показывают, что размер молекулы очень мал. Линейный размер молекулы или атома можно найти различными способами. Например, с помощью электронного микроскопа, получены фотографии некоторых крупных молекул, а с помощью ионного проектора (ионного микроскопа) можно не только изучить строение кристаллов, но определить расстояние между отдельными атомами в молекуле.

Используя достижения современной экспериментальной техники, удалось определить линейные размеры простых атомов и молекул, которые составляют около 10-8 см. Линейные размеры сложных атомов и молекул намного больше. Например, размер молекулы белка составляет 43*10^-8 см.

Для характеристики атомов используют представление об атомных радиусах, которые дают возможность приближённо оценить межатомные расстояния в молекулах, жидкостях или твёрдых телах, так как атомы по своим размерам не имеют чётких границ. То есть атомный радиус – это сфера, в которой заключена основная часть электронной плотности атома (не менее 90…95%).

Размер молекулы настолько мал, что представить его можно только с помощью сравнений. Например, молекула воды во столько раз меньше крупного яблока, во сколько раз яблоко меньше земного шара.

Моль вещества

Массы отдельных молекул и атомов очень малы, поэтому в расчётах удобнее использовать не абсолютные значения масс, а относительные.

Относительная молекулярная масса (или относительная атомная масса) вещества М_r – это отношение массы молекулы (или атома) данного вещества к 1/12 массы атома углерода.

М_r = (m₀) : (m_0C / 12)

где m₀ – масса молекулы (или атома) данного вещества, m_0C – масса атома углерода.

Относительная молекулярная (или атомная) масса вещества показывает, во сколько раз масса молекулы вещества больше 1/12 массы изотопа углерода С¹². Относительная молекулярная (атомная) масса выражается в атомных единицах массы.

Атомная единица массы – это 1/12 массы изотопа углерода С¹². Точные измерения показали, что атомная единица массы составляет 1,660*10^-27 кг, то есть

1 а.е.м. = 1,660 * 10^-27 кг

Относительная молекулярная масса вещества может быть вычислена путём сложения относительных атомных масс элементов, входящих в состав молекулы вещества. Относительная атомная масса химических элементов указана в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева.

В периодической системе Д.И. Менделеева для каждого элемента указана атомная масса, которая измеряется в атомных единицах массы (а.е.м.). Например, атомная масса магния равна 24,305 а.е.м., то есть магний в два раза тяжелее углерода, так как атомная масса углерода равна 12 а.е.м. (это следует из того, что 1 а.е.м. = 1/12 массы изотопа углерода, который составляет большую часть атома углерода).

Зачем измерять массу молекул и атомов в а.е.м., если есть граммы и килограммы? Конечно, можно использовать и эти единицы измерения, но это будет очень неудобно для записи (слишком много чисел придётся использовать для того, чтобы записать массу). Чтобы найти массу элемента в килограммах, нужно атомную массу элемента умножить на 1 а.е.м. Атомная масса находится по таблице Менделеева (записана справа от буквенного обозначения элемента). Например, вес атома магния в килограммах будет:

m_0Mg = 24,305 * 1 a.e.м. = 24,305 * 1,660 * 10^-27 = 40,3463 * 10^-27 кг

Массу молекулы можно вычислить путём сложения масс элементов, которые входят в состав молекулы. Например, масса молекулы воды (Н₂О) будет равна:

m_0Н2О = 2 * m_0H + m_0O = 2 * 1,00794 + 15,9994 = 18,0153 a.e.м. = 29,905 * 10^-27 кг

Количество вещества принято считать пропорциональным числу частиц. Количество вещества – это физическая величина, характеризующая относительное число молекул и атомов в теле. Единица количества вещества называется молем (моль).

Моль равен количеству вещества системы, в которой содержится столько же молекул, сколько содержится атомов в 0,012 кг углерода С¹². То есть, если у нас есть система с каким-либо веществом, и в этой системе столько же молекул этого вещества, сколько атомов в 0,012 кг углерода, то мы можем сказать, что в этой системе у нас 1 моль вещества.

Постоянная Авогадро

Количество вещества ν равно отношению числа молекул в данном теле к числу атомов в 0,012 кг углерода, то есть количеству молекул в 1 моле вещества.

ν = N / N_A

где N – количество молекул в данном теле, N_A – количество молекул в 1 моле вещества, из которого состоит тело.

N_A – это постоянная Авогадро. Количество вещества измеряется в молях.

Постоянная Авогадро – это количество молекул или атомов в 1 моле вещества. Эта постоянная получила своё название в честь итальянского химика и физика Амедео Авогадро (1776 – 1856).

В 1 моле любого вещества содержится одинаковое количество частиц.

N_A = 6,02 * 10²³ моль^-1

Молярная масса – это масса вещества, взятого в количестве одного моля:

μ = m₀ * N_A

где m₀ – масса молекулы.

Молярная масса выражается в килограммах на моль (кг/моль = кг*моль^-1).

Молярная масса связана с относительной молекулярной массой соотношением:

μ = 10^-3 * M_r [кг*моль^-1]

Масса любого количества вещества m равна произведению массы одной молекулы m₀ на количество молекул:

m = m₀N = m₀N_Aν = μν

Количество вещества равно отношению массы вещества к его молярной массе:

ν = m / μ

Массу одной молекулы вещества можно найти, если известны молярная масса и постоянная Авогадро:

m₀ = m / N = m / νN_A = μ / N_A

Более точное определение массы атомов и молекул достигается при использовании масс-спректрометра – прибора, в котором происходит разделение пучком заряженных частиц в пространстве в зависимости от их массы заряда при помощи электрических и магнитных полей.

Для примера найдём молярную массу атома магния. Как мы выяснили выше, масса атома магния равна m0Mg = 40,3463 * 10^-27кг. Тогда молярная масса будет:

μ = m_0Mg * N_A = 40,3463 * 10^-27 * 6,02 * 10²³ = 2,4288 * 10^-2 кг/моль

То есть в одном моле «помещается» 2,4288 * 10^-2 кг магния. Ну или примерно 24,28 грамм.

Как видим, молярная масса (в граммах) практически равна атомной массе, указанной для элемента в таблице Менделеева. Поэтому когда указывают атомную массу, то обычно делают так:

Атомная масса магния равна 24,305 а.е.м. (г/моль).

Можете посчитать молярную массу для различных элементов и убедиться в правоте этого утверждения. Для расчёта молярной массы можно использовать простой калькулятор, который находится внизу страницы:

Определить массу атома гелия? — вопрос №1021539 — Учеба и наука

Лучший ответ по мнению автора

10. 04.14 Лучший ответ по мнению автора Ответ понравился автору вопроса

Михаил Александров Читать ответы

Андрей Андреевич Читать ответы

Владимир Читать ответы

Посмотреть всех экспертов из раздела Учеба и наука > Физика

Похожие вопросы

Решено

Две круглые металлические пластины радиусом R = 10 см каждая, заряженные разноименно, расположены одна против другой параллельно друг другу и. ..

Решено

На стоящие на льду сани…

задача

Решено

задача по физике

Часы с секундным маятником

Пользуйтесь нашим приложением

4.17: Массовое число — Химия LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Идентификатор страницы

52942

Рисунок \(\PageIndex{1}\) (Источник: Пользователь:Ebultoof/Википедия; Источник: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Analytical_Balance.JPG(открывается в новом окне); Лицензия: Общественное достояние)

Как можно определить массу химического вещества?

Часто учащимся нужно взвесить химическое вещество для эксперимента. Если он или она использует часовое стекло (небольшой круглый предмет, который будет содержать твердое химическое вещество), сначала необходимо определить вес часового стекла. Затем в стакан добавляют твердое вещество и измеряют вес стекла вместе с твердым веществом. Показание баланса будет суммой стекла плюс химикат.

История определения атомного веса

В рамках своих исследований атомов Джон Дальтон определил ряд атомных весов элементов в начале 1800-х годов. Атомные веса легли в основу периодической таблицы Менделеева. Первоначально все атомные веса были основаны на сравнении с водородом, атомный вес которого равен единице. После открытия протона ученые предположили, что вес атома по существу равен весу протонов — было известно, что электроны почти ничего не вносят в атомный вес элемента.

Этот подход работал, пока мы не научились определять количество протонов в элементе. Затем мы увидели, что атомный вес элемента часто вдвое превышает число протонов (или больше). Открытие нейтрона дало недостающую часть картины. Атомная масса теперь известна как сумма протонов и нейтронов в ядре.

Массовое число

Резерфорд показал, что подавляющая часть массы атома сосредоточена в его ядре, состоящем из протонов и нейтронов. массовое число определяется как общее количество протонов и нейтронов в атоме. Его можно рассчитать, сложив вместе количество нейтронов и количество протонов (атомный номер).

Массовое число = атомный номер + число нейтронов

Рассмотрим таблицу \(\PageIndex{1}\) ниже, в которой показаны данные первых шести элементов периодической таблицы.

Таблица \(\PageIndex{1}\): Атомы первых шести элементов

Имя	Символ	Протоны	Нейтроны	Электроны	Атомный номер	Массовый номер
Водород	\(\се{Н}\)	1	0	1	1	1
Гелий	\(\ce{He}\)	2	2	2	2	4
Литий	\(\ce{Li}\)	3	4	3	3	7
Бериллий	\(\ce{Be}\)	4	5	4	4	9
Бор	\(\ce{B}\)	5	6	5	5	11
Углерод	\(\се{С}\)	6	6	6	6	12

Рассмотрим элемент гелий. Его атомный номер равен 2, поэтому в его ядре два протона. Его ядро ​​также содержит два нейтрона. Поскольку \(2 + 2 = 4\), мы знаем, что массовое число атома гелия равно 4. Наконец, атом гелия также содержит два электрона, так как число электронов должно равняться числу протонов. Этот пример может привести вас к мысли, что атомы имеют одинаковое количество протонов и нейтронов, но дальнейшее изучение приведенной выше таблицы покажет, что это не так. Литий, например, имеет три протона и четыре нейтрона, поэтому его массовое число равно 7,9.0026

Зная массовое число и атомный номер атома, вы можете определить количество нейтронов, присутствующих в этом атоме, путем вычитания.

\[\text{Число нейтронов} = \text{массовое число} — \text{атомный номер}\номер \]

Пример \(\PageIndex{1}\)

Атомы элемента хрома \( \left( \ce{Cr} \right)\) имеют атомный номер 24 и массовое число 52. Сколько нейтронов содержится в ядре атома хрома?

Решение

Чтобы определить это, вы вычтите атомный номер из массового числа, как показано выше: 9{52}_{24}Cr}\nonumber \]

Другим способом обозначения конкретного атома является запись массового числа атома после названия, разделенного дефисом. Вышеупомянутый атом будет записан как хром-52.

Резюме

• Массовое число определяется как общее количество протонов и нейтронов в атоме.
• Массовое число = количество нейтронов + атомный номер.

Обзор

1. Кто первым определил атомный вес элементов?
2. На чем основывались первоначальные атомные веса?
3. Почему вычисления, основанные на количестве протонов, не годились для определения атомного веса?
4. Атом олова имеет атомный номер 50 и массовое число 118. Сколько нейтронов присутствует в этом атоме?
5. Каково массовое число атома кобальта, имеющего 27 протонов и 30 нейтронов?

---

Эта страница под названием 4.17: Массовый номер распространяется под лицензией CK-12 и была создана, изменена и/или курирована Фондом CK-12 с использованием исходного контента, который был отредактирован в соответствии со стилем и стандартами платформы LibreTexts; подробная история редактирования доступна по запросу.

ПОД ЛИЦЕНЗИЕЙ

1. Наверх

• Была ли эта статья полезной?

1. Тип изделия

   Раздел или Страница

   Автор

   Фонд CK-12

   Лицензия

   СК-12

   Программа OER или Publisher

   СК-12

   Показать страницу TOC

   № на стр.

2. Теги

   1. источник@https://flexbooks. ck12.org/cbook/ck-12-chemistry-flexbook-2.0/

4.20: Расчет средней атомной массы

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Идентификатор страницы

52945

Рисунок \(\PageIndex{1}\) (Источник: Джордж М. Гроутас; Источник: Flickr Boulders beach, Cape Peninsula(opens in new window) [www.flickr.com]; License: CC by 2.0(opens in new window) ))

Вы когда-нибудь пробовали сдвинуть валун?

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

Процент естественного содержания

Большинство элементов встречается в природе в виде смеси двух или более изотопов. В приведенной ниже таблице показаны естественные изотопы нескольких элементов, а также 90 036 процентов естественного содержания  каждого из них.

Элемент	Изотоп (символ)	Процент естественного изобилия	Атомная масса \(\left( \text{аму} \right)\) 9{65}Cu}\)	30,83	64,928

Для некоторых элементов один конкретный изотоп значительно преобладает над другими изотопами. Встречающийся в природе водород почти полностью состоит из водорода-1, а встречающийся в природе кислород почти полностью состоит из кислорода-16. Однако для многих других элементов может существовать более одного изотопа в более значительных 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 точный атомных масс , вы получите 36.

\[\frac{\left( 34,969 + 36,966 \right)}{2} = 35,968 \: \text{amu}\nonumber \]

масса из последнего столбца таблицы значительно ниже. Почему? Нам нужно принять во внимание процент естественного содержания каждого изотопа, чтобы рассчитать средневзвешенное значение. Атомная масса элемента представляет собой средневзвешенное значение атомных масс встречающихся в природе изотопов этого элемента. Пример задачи ниже демонстрирует, как рассчитать атомную массу хлора.

Пример \(\PageIndex{1}\)

Используйте атомные массы каждого из двух изотопов хлора вместе с их соответствующим процентным содержанием для расчета средней атомной массы хлора.

Решение

Шаг 1: Перечислите известные и неизвестные величины и спланируйте задачу.

Известный

• Хлор-35: атомная масса \(= 34,969 \: \text{аму}\) и процент содержания \(= 75,77\%\)
• Хлор-37: атомная масса \(= 36,966 \: \text{аму}\) и процент содержания \(= 24,23\%\)

Неизвестно

• Средняя атомная масса хлора

Превратите 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: Расчет.

\[\begin{array}{ll} \text{хлор-35} & 0,7577 \times 34,969 = 26,50 \: \text{а. е.м.} \\ \text{хлор-37} & 0,2423 \умножить на 36,966 = 8,957 \: \text{аму} \\ \text{средняя атомная масса} & 26,50 + 8,957 = 35,46 \: \text{amu} \end{array}\nonumber \]

Примечание. Применение правил значащей цифры приводит к результату \(35,45 \: \text{amu}\) без чрезмерной ошибки округления. За один шаг:

\[\left( 0,7577 \times 34,969 \right) + \left(0,2423 \times 36,966 \right) = 35,46 \: \text{amu}\nonumber \]

Шаг 3: Подумайте о ваш результат.

Вычисленная 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.

Резюме

• Атомная масса элемента представляет собой средневзвешенное значение атомных масс встречающихся в природе изотопов этого элемента.
• При расчете атомной массы используется процент содержания каждого изотопа.

Обзор

1. Определение атомной массы.
2. Какая информация необходима для расчета атомной массы элемента?
3. Рассчитайте атомную массу углерода, используя данные, представленные в таблице ниже.

Изотоп	Атомная масса	Процент изобилия
углерод-12	12.000000	98,90
углерод-13	13.003355	1. No related posts. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт