double arrow

Тема 2 Измерение вещества

Химия С-12 27.05.2020

1. Изучите материал.

2. Выполните задания после изучения темы.

Массы атомов и молекул очень малы. Например, масса одного из наиболее тяжелых атомов — атома урана составляет 39,54 · 10−23 г, а масса самого легкого — атома водорода — 1,67 · 10−24 г. Понятно, что проводить химические расчеты с такими малыми числами очень трудно, поэтому используют не абсолютные массы атомов (в граммах), а относительные массы.

За единицу атомной массы в химии и физике с 1961 г. принята атомная единица массы (а. е. м.), которая равна 1/12 массы атома изотопа углерода 12С:

1 а. е. м. = 1/12 · m (12C) = 1/12 · 1,9927 · 10−26 кг =

= 1,6606 · 10−27 кг.

Относительная атомная масса (Аr) химического элемента — это величина, равная отношению средней массы атома (m а) природной смеси изотопов данного элемента к 1/12 массы атома углерода 12С.

Например, относительная атомная масса химического элементы серы равна 32

Зная относительную атомную массу, можно найти абсолютную массу атома m а (в граммах, килограммах). Для этого нужно относительную атомную массу умножить на одну атомную единицу массы; например для атома меди получим

m а(Cu) = Ar (Cu) · 1 а. е. м. = 63,546 · 1,6606 · 10−27 кг =

= 10,55 · 10−26 кг.

Относительная молекулярная масса (Мr) вещества — это величина, равная сумме относительных атомных масс всех атомов, входящих в состав молекулы или формульной единицы вещества.

Например, относительную молекулярную массу молекулы серной кислоты можно рассчитать следующим образом:

Мr (H2SO4) = 2 · Ar (H) + 1 · Ar (S) + 4 · Ar (O) =

= 2 · 1 + 1 · 32 + 4 · 16 = 98.

Для того чтобы найти абсолютную массу молекулы m м (в граммах или килограммах), нужно относительную молекулярную массу умножить на одну атомную единицу массы; для молекулы H2SO4 получим

m м(H2SO4) = Мr (H2SO4) · 1 а. е. м. = 98 · 1,6606 · 10−27 кг =

= 16,33 · 10−26 кг.

Важным показателем количественного состава вещества является массовая доля химического элемента в сложном веществе.

Массовую долю w (Х) химического элемента Х в сложном веществе рассчитывают по формуле

где n — число атомов элемента Х в молекуле или формульной единице вещества; Ar (Х) — относительная атомная масса элемента Х; Мr — относительная молекулярная масса вещества.

Например, массовые доли химических элементов в серной кислоте составляют: (H2SO4 )

Массовые доли, как правило, выражают в процентах, для этого долю умножают на 100 %:

w (H) = 0,02 · 100 % = 2 %,

w (S) = 0,327 · 100 % = 32,7 %,

w (O) = 0,653 · 100 % = 65,3 %,

w (H) + w (S) + w (O) = 100 %.

Если известны массовые доли химических элементов А, В, С в соединении А x В y С z, то можно вывести молекулярную формулу этого соединения:

где x, y, z — индексы в формуле А x В y С z; w (A), w (В), w (С) — массовые доли химических элементов А, В, С в соединении А x В y С z; Аr (A), Аr (В), Аr (С) — относительные атомные массы элементов А, В, С.

В качестве примера выведем формулу вещества, в котором массовая доля калия составляет 24,7 %, марганца — 34,8 %, кислорода — 40,5 %.

Обозначим формулу вещества — К x Mn y O z.

где x, y, z — индексы в формуле К x Mn y O z; w (K) = 0,247, w (Mn) = 0,348, w (O) = 0,405 — массовые доли химических элементов в соединении К x Mn y O z; Аr (К) = 39, Аr (Mn) = 55, Аr (О) = 16 — относительные атомные массы элементов.

В результате получим x = 1, y = 1, z = 4.

Таким образом, формула вещества — КMnO4 (перманганат калия — сильнейший окислитель).

· Количество вещества (ν) — это физическая величина, которая показывает число атомов, молекул или других формульных единиц данного вещества. Единица измерения количества вещества — моль.

· Моль — это такое количество вещества, которое содержит столько атомов, молекул и других формульных единиц, сколько атомов содержится в 0,012 кг углерода 12С.

Число 6,02 · 1023 названо постоянной (числом) Авогадро (NA) в честь итальянского ученого А. Авогадро.

В одном моле любого вещества всегда содержится 6,02 · 1023 атомов, молекул или других формульных единиц данного вещества:

NA = 6,02 · 1023 моль−1.

Для измерения количества вещества используют следующие единицы: моль, киломоль (кмоль; 1 кмоль = 103 моль), миллимоль (ммоль; 1 ммоль = 10−3 моль).

Молярная масса (М) — это физическая величина, равная отношению массы вещества (m, г) к количеству вещества (ν, моль):

М=m/ ν

Единица измерения молярной массы — г/моль.

По сути, молярная масса — это масса 1 моля вещества, поэтому молярную массу можно рассчитать как массу 6,02 · 1023 атомов (молекул и т. п.):

М = 6,02 · 1023 моль−1 · m a = 6,02 · 1023 моль−1 · Ar · 1 а. е. м. =

= 6,02 · 1023 моль−1 · 1,6606 · 10−27 кг · Ar = 1 г/моль · Ar.

Аналогично можно получить

М = 1 г/моль · Мr.

Полезно помнить, что численно значения молярной массы и относительной атомной массы или относительной молекулярной массы совпадают.

Молярный объем газа (Vm) — это физическая величина, равная отношению объема газообразного вещества (V, л) к количеству вещества (ν, моль):

 

Единица измерения молярного объема — л/моль.

В заключение отметим, что количество вещества (ν, моль) можно рассчитать:

· как отношение массы (m) вещества к его молярной массе (M)

· как отношение объема (V) газообразного вещества к молярному объему (Vm) при нормальных условиях (н. у.):

· как отношение числа (N) атомов, молекул или других формульных единиц вещества к постоянной Авогадро (NА):

Во­про­сы и за­да­ния

1. Дайте определения понятий «относительная атомная масса», «относительная молекулярная масса».

2. В чем сходство и различие понятий «масса атома» и «относительная атомная масса»?

3. Как рассчитывают молярную массу вещества? В каких единицах ее выражают?

4. Как рассчитывают молярный объем? В каких единицах его выражают?

5. Как рассчитывают количество вещества? В каких единицах его выражают?

6. Сколько молей составляют: а) 14 г азота; б) 48 г кислорода?

7. Определите массу: а) 0,1 моля NaOH; б) 2 молей HСl.

8. Определите объем: а) 40 г углекислого газа CO2.

9. Какое количество вещества составляют: а) 3,7 г Ca(OH)2?

10. Сколько молекул содержится: а) в 4 кг NaOH?


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: