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.
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.