Массы атомов и молекул. Количество вещества

Так как массы атомов и молекул чрезвычайно малы (~10^–25 – 10^–27 кг), то их удобно измерять не в килограммах, а в специальных относительных единицах. В качестве единичной атомной массы m_ед принимается двенадцатая часть массы изотопа углерода ¹²С. Измерения этой величины дали следующее значение:

(В.1)

Относительной атомной единицей массы А_r называется отношение массы данного атома m_ат к атомной единице массы m_ед, т. е.

(В.2)

Величины А_r находят экспериментально и для химических элементов приведены в таблице Менделеева.

Относительная молекулярная масса молекулы M_r определяется по аналогичной формуле:

(В.3)

Относительные молекулярные массы с достаточной точностью могут быть найдены в виде суммы относительных атомных масс, составляющих молекулу. Известно, что масса молекулы меньше составляющих её масс атомов на величину дефекта массы Δm, который определяется по формуле Эйнштейна Δm = ΔЕ /c². где ΔЕ – суммарная энергия связи атомов в молекуле, а с – скорость света. Для молекул, содержащих небольшое число атомов ΔЕ ~ 10эВ = 1,6 ·10^-18 Дж. Этой энергии соответствует дефект массы Δm ~ 10^-35кг, что в сто миллионов раз меньше масс молекул. Поэтому величиной дефекта массы пренебрегают. Зная M_r для данной молекулы, легко найти её массу

(В.4)

В системе единиц СИ количество вещества выражается в молях. Молем называют количество вещества, содержащее столько частиц (молекул, атомов, электронов, фотонов и т.д.), сколько атомов содержится в 12г изотопа углерода ¹²C. Это число называют постоянной Авогадро N_A. Согласно определению

(В.5)

Учтя (В.1), получим

(В.6)

Массу одного моля называют молярной массой. Очевидно, что молярная масса

(В.7)

С учетом (В.3) и (В.5), выражение (В.7) примет вид

(В.8)

Число n молей связано с числом N молекул, содержащихся в данном количестве вещества, соотношением

(В.9)

Умножив числитель и знаменатель выражения (В.9) на массу m_мол молекулы, получим

(В.10)

где m – масса N молекул вещества