Атомная и молекулярная масса

Химические понятия

Вещество – форма материи, которая имеет массу покоя.

Поле – форма материи, которая не имеет массы покоя.

Движение (явление) – любое изменение материи.

Молекула – это наименьшая частица вещества, которая сохраняет его состав и химические свойства. Молекулы одного вещества одинаковы. Молекулы различных веществ отличаются друг от друга весом, размерами и химическими свойствами.

Молекулы непрерывно движутся.

Молекулы состоят из атомов.

Атомы – это мельчайшие частицы, которые не распадаются при химических реакциях.

Атомы одного вида, отличаются от атомов других видов весом, размерами и химическими свойствами.

Химический элемент – вид атомов с одинаковым зарядом ядра. Известно 110 химических элементов, изучено 105.

Простое вещество–форма существования элемента в свободном состоянии. Молекулы простых веществ состоят из атомов одного элемента.

Многие химические элементы образуют несколько простых веществ. Например, элемент кислород (О) образует два различных вещества: кислород (О₂) и озон (О₃). Элемент углерод (С) образует тоже два простых вещества: алмаз и графит. Такое явление называют аллотропией, а каждое из этих простых веществ – аллотропным видоизменением (модификацией) данного элемента. Явление аллотропиии в одних случаях обусловлено тем, что молекулы различных аллотропических видоизменений состоят из различного числа атомов, а в других случаях тем, что их кристаллы имеют различное строение.

Сложные вещества – это такие вещества, молекулы которых состоят из атомов различных элементов. Например, вода (Н₂О) состоит из атомов элементов водорода и кислорода. Но нельзя говорить, что вода состоит из простых веществ водорода и кислорода.

Ион – электрически заряженная частица, которая образуется вследствие отщепления или присоединения электронов (K⁺, Fe²⁺, SO₄).

Физические явления – форма движения материи, при которой не изменяются состав и структура вещества.

При физических явлениях изменяются отдельные свойства: форма, объем, положение тел, агрегатное состояние веществ. Например, вода при нагревании превращается в пар, а при охлаждении в лед. Это физическое явление.

Если мы разотрем мел в порошок, он не превратится в новое вещество.

Если мы нагреем стеклянную трубку, она станет мягкой, изменит форму, но стекло не превратится в новое вещество. Растирание мела, изменение формы трубки – это физические явления.

При физических явлениях одни вещества не превращаются в другие.

Химическое явление – форма движения материи, при которой происходит изменение состава и структуры реагирующих веществ. Если мы положим мел в пробирку и нальем в нее кислоту, получаются новые вещества. Сера горит и превращается в новое газообразное вещество, которое имеет неприятный запах.

Превращение мела и кислоты в новые вещества, горение серы, дерева – это химические явления (химические реакции).

При химических явлениях одни вещества превращаются в другие.

Атомная и молекулярная масса

Абсолютные массы атомов и молекул очень малы. Так, абсолютная масса атома водорода равна 1,67×10^-24 грамма.

Один атом кислорода весит 26,6×10^{-24 г. Один атом углерода весит 19,93}×10^{-24 г. Один атом железа весит 93,13}×10^{-24 г.}

Пользоваться этими числами при расчетах очень неудобно. Поэтому в химии и физике всегда пользуются относительными атомными и молекулярными массами. (Аг, Мг).

Атомная масса элемента измеряется в атомных единицах массы (а.е.м.). Атомная единица массы – это ½ часть массы углерода (изотопа¹²С).

Атомная единица массы равна 1,66×10^-24 грамма.

Вычислим относительную атомную массу водорода:

а.е.м.

Атомную массу химического элемента можно определить по таблице Д.И.Менделеева.

Молекулярная масса вещества (Мг) равна сумме атомных масс всех атомов, входящих в состав данной молекулы.

Молекулярная масса тоже измеряется в атомных единицах массы. Молекулярную массу можно найти по формуле вещества.

Вычислим молекулярную массу серной кислоты. Формула серной кислоты H₂SO₄.

1.Определим по таблице атомную массу водорода, серы и кислорода: Аг(Н) = 1 а.е.м; Аг(S) = 32 а.е.м; Аг(О) = 16 а.е.м.

2. По определению, молекулярная масса серной кислоты равна сумме атомных масс всех атомов водорода, серы и кислорода, которые содержатся в молекуле. Запишем Мг(H₂SO₄) = (1 а.е.м. ´2) + 32 а.е.м. + (16 а.е.м. ´ 4) = 98 а.е.м.

В международной системе единиц СИ за единицу измерения количества вещества принят моль.

Моль – это количество простого или сложного вещества, которое содержит 6,02×10²³ структурных единиц (молекул, атомов, ионов, электронов, нейтронов, протонов), т.е. столько, сколько атомов содержится в 12 г (0,012 кг) изотопа углерода 12(¹²С).

6,02×10²³ – называется числом Авогадро (Na) и имеет размерность 1/моль. Na = 6,02×10²³

Масса 1 моля вещества называется молярной (или мольной) массой М.

Она равна произведению массы структурной единицы вещества (молекулы, атома, иона) в граммах на число Авогадро (Na) в 1/моль.

Поэтому молярная масса М имеет размерность г/моль; кг/моль.

Молярная (мольная) масса молекул вещества численно равна относительной молекулярной массе.

А молярная масса атомов – относительной атомной массе.

Молярная масса ионов – сумме относительных атомных масс элементов, входящих в них.

Так, например, молярная масса молекулы водорода равна

= 2 г/моль.

Молярная масса атомов водорода = 1 г/моль.

 

 

Молярная масса сульфат – иона () = 96 г/моль.

Количество молей данного вещества (n) с молярной массой М связано с массой вещества m (г) соотношением:

 

или

 

следовательно молярная масса – это соотношение массы вещества к количеству вещества, т.е.