Учебник по Химии. 7 класс. Григорович - Новая программа

§ 10. Относительная атомная масса. Относительная молекулярная масса

Вспомните: определить, какое тело тяжелее, можно, сравнивая их массы. Масса тел измеряется в килограммах, граммах, тоннах и других единицах.

Рис. 61. Одна атомная единица массы — это масса 1/12 атома Карбона

Относительная атомная масса

Одной из самых важных характеристик химического элемента является его относительная атомная масса. Масса атомов настолько мала, что выражать ее в граммах или килограммах очень неудобно. Масса даже самых тяжелых атомов составляет около 10^-22 г, т. е. 0,0000000000000000000001 г.

Удобнее выражать массу атомов, сравнивая ее с какой-нибудь маленькой величиной.

Раньше массу атомов сравнивали с массой самого легкого атома — атома Гидрогена. Сегодня массы атомов сравнивают с 1/12 массы атома Карбона. Эту единицу измерения называют атомной единицей массы, сокращенно а. е. м. (рис. 61). Масса атома Карбона равна 1,99 • 10^-23 г, следовательно, атомная единица массы равна:

Зная значение а. е. м., можно сравнить с ней массы других атомов и узнать, насколько они тяжелее 1/12 массы атома Карбона. Массу атома, определенную путем сравнения с атомной единицей массы, называют относительной атомной массой и обозначают А (индекс r — от англ. relative — относительный).

Относительная атомная масса — это отношение массы атома данного элемента к 1/12 массы атома Карбона.

Таким образом, для химического элемента Е:

Относительная атомная масса — безразмерная величина, так как она является отношением двух величин с одинаковой размерностью.

Рис. 62. Один атом Сульфура в 32 раза тяжелее 1/12 массы атома Карбона, следовательно, его относительная атомная масса равна 32

Относительные атомные массы легко вычислить, зная массы атомов в граммах. Например, масса атома Сульфура равна 5,312 • 10^-23 г, следовательно, его относительная атомная масса равна (рис. 62):

Относительная атомная масса Карбона, вычисленная аналогичным путем, равна 12. Относительная атомная масса показывает, во сколько раз масса любого атома больше 1/12 массы атома Карбона. Например, относительная атомная масса Оксигена А_r(О) = 16, следовательно, атом Оксигена в 16 раз тяжелее 1/12 массы атома Карбона.

Относительные атомные массы почти всех элементов определены с высокой точностью и приведены в Периодической системе (рис. 57, с. 67). Обычно точные значения относительных атомных масс округляют до целых чисел. Только значение относительной атомной массы для Хлора округляют с точностью до десятых: А_r(Сl) = 35,5.

Относительная молекулярная масса

Относительная масса применяется не только для атомов, но и для молекул.

Относительная молекулярная масса М_r показывает, во сколько раз масса молекулы больше 1/12 массы атома Карбона.

Таким образом, для вещества X:

Относительная молекулярная масса равна сумме относительных атомных масс всех химических элементов, которые входят в состав молекулы, с учетом числа атомов каждого элемента.

Для определения относительной молекулярной массы вещества с формулой E_xD_y необходимо относительные атомные массы элементов Е и D умножить на число их атомов, соответственно на х и у, и затем сложить:

M_r(E_xD_y) = x • A_r(E) + y • A_r(D)

Например, молекула воды Н₂O состоит из двух атомов Гидрогена и одного атома Оксигена. Следовательно, относительная молекулярная масса воды равна сумме двух относительных атомных масс Гидрогена и одной относительной атомной массы Оксигена:

M_r(H₂O) = 2 • A_r(H) + A_r(О) = 2 • 1 + 16 = 18

Аналогично можно вычислить относительную молекулярную массу любого вещества, если известна его химическая формула. Например, определим относительные молекулярные массы азота N₂ и углекислого газа СO₂:

M_r(N₂) = 2 • A_r(N) = 2 • 14 = 28 M_r(СO₂) = A_r(С) + 2 • A_r(О) = 12 + 2 • 16 = 44

Если в химической формуле вещества есть скобки, то перед вычислениями их необходимо раскрыть, например:

M_r(Са(OН)₂) = А_r(Са) + 2 • А_r(O) + 2 • A_r(Н) = 40 + 2 • 16 + 2 • 1 = 74

Относительные молекулярные массы веществ, в состав которых входят атомы только одного химического элемента, принято считать равными их относительной атомной массе, например:

M_r(Fe) = A_r(Fe) = 56

Зная относительную молекулярную массу, можно вычислить абсолютную массу молекулы вещества X (в граммах).

Если относительная молекулярная масса воды равна 18, то масса молекулы воды равна:

Интересно, что...

Для веществ немолекулярного строения часто используют термин «относительная формульная масса», но ее обозначение и вычисление такое же, как и для относительной молекулярной массы.

Выводы:

1. Относительная атомная масса — это отношение массы атома к 1/12 массы атома Карбона. Используя относительную атомную массу, сравнивают массы атомов. Относительные атомные массы элементов приведены в Периодической системе.

2. Массу молекул определяют, также сравнивая с 1/12 массы атома Карбона. Молекулярную массу вычисляют как сумму относительных атомных масс элементов, которые входят в состав молекулы.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение понятиям «относительная атомная масса», «относительная молекулярная масса». Что в данном случае означает слово «относительная»?

2. Выберите правильный ответ. Атомную единицу массы используют: а) для вычисления относительной атомной массы элементов; б) как единицу измерения атомной и молекулярной массы; в) для вычисления масс всех маленьких частиц; г) для вычисления масс больших тел.

3. Выберите правильный ответ. Атомная единица массы равна; а) 1/12 массы атома Оксигена; б) 1/12 массы атома Карбона; в) массе электрона, умноженной на 12; г) 1,66 • 10^-24 г.

4. Почему массу атомов редко выражают в граммах?

5. Что общего и чем отличаются следующие понятия; а) «масса атома» и «относительная атомная масса»; б) «относительная молекулярная масса» и «масса молекулы»; в) «относительная молекулярная масса» и «относительная атомная масса»?

Задания для усвоения материала

1. Найдите в Периодической системе и выпишите символы и относительные атомные массы (с округлением до целых чисел) химических элементов: Алюминия, Флуора, Цинка, Аргентума, Станума.

2. Вычислите, атом какого элемента тяжелее и во сколько раз: а) Нитроген и Гелий; б) Оксиген и Сульфур; в) Феррум и Силиций.

3. Вычислите, сколько атомных единиц массы содержится в 1 г вещества.

4. Сколько атомов Оксигена имеют такую же массу, как один атом Купрума?

5. Вычислите относительные молекулярные массы следующих веществ: хлор Сl₂, сульфатная кислота H₂SO₄, сахароза С₁₂Н₂₂О₁₁, медь Си, гипс CaSO₄, мел СаСO₃, малахит (CuOН)₂СO₃.

6. Вычислите, что больше: масса пяти молекул воды Н₂O или трех молекул углекислого газа СO₂.

7. В перекиси водорода (гидроген пероксиде) на один атом Оксигена приходится один атом Гидрогена. Определите химическую формулу перекиси водорода, если ее молекулярная масса равна 34.

8. Вещество пирит состоит из атомов Феррума и Сульфура и имеет относительную формульную массу 120. Определите химическую формулу этого вещества.

9. Определите относительные атомные массы следующих элементов, используя массы их атомов: а) Платины, если масса ее атомов 3,24 • 10^-25 кг;

б) Урана, если масса его атомов 3,95 • 10^-22 г. Ответ сравните со значениями, указанными в Периодической системе.

10. Формула жасмоналя, имеющего запах цветков жасмина, С₆Н₅СНС(С₅Н₁₁)СНО. Вычислите его относительную молекулярную массу.

11. Вычислите массу молекулы сахарозы С₁₂Н₂₂О₁₁ в граммах, определите, сколько молекул сахарозы содержится в образце сахара массой 1 г.

12*. Как в XVII—XIX вв. определяли относительную атомную массу (атомный вес)? Массы каких элементов были взяты за основу для определения относительных атомных масс? Почему в современной химии для определения относительных атомных масс используется карбоновая единица?