Apsolutne mase atoma Jedno od osnovnih svojstava atoma je njihova masa. Apsolutna (prava) masa atoma– vrijednost je izuzetno mala. Nemoguće je izvagati atome na vagi jer tako precizne vage ne postoje. Njihove mase određene su proračunima. Na primjer, masa jednog atoma vodika je 0,000 000 000 000 000 000 000 001 663 grama! Masa atoma uranijuma, jednog od najtežih atoma, je otprilike 0,000 000 000 000 000 000 000 4 grama. Pisanje i čitanje ovih brojeva nije lako; Možete pogriješiti ako propustite nulu ili dodate još jednu. Postoji još jedan način da to napišete - u obliku proizvoda: 4 ∙ 10−22 (22 je broj nula u prethodnom broju). Tačna masa atoma uranijuma je 3,952 ∙ 10−22 g, a atom vodonika, najlakši među svim atomima, je 1,673 ∙ 10−24 g. Stoga se umjesto apsolutnih masa atoma koriste njihove relativne mase.
Relativna atomska masa
Masa bilo kojeg atoma može se ocijeniti usporedbom s masom drugog atoma (naći omjer njihovih masa). Od određivanja relativnih atomskih masa elemenata, različiti atomi su korišteni kao poređenja. Nekada su atomi vodonika i kiseonika bili jedinstveni standardi za poređenje. Usvojena jedinstvena skala relativnih atomskih masa i nova jedinica atomske mase Međunarodni kongres fizičara (1960) i ujedinjen Međunarodnim kongresom hemičara (1961). Do danas je standard za poređenje 1/12 mase atoma ugljika. Ova vrijednost se naziva jedinica atomske mase, skraćeno a.u.m. Jedinica atomske mase (amu) – masa 1/12 atoma ugljika Uporedimo koliko se puta razlikuje apsolutna masa atoma vodika i uranijuma 1 amu, da bismo to učinili, podijelimo ove brojeve jedan s drugim: Vrijednosti dobijene u proračunima su relativne atomske mase elemenata - relativne 1/12 mase atoma ugljika. Dakle, relativna atomska masa vodonika je približno 1, a uranijuma 238. Imajte na umu da relativna atomska masa nema mjerne jedinice, jer se jedinice apsolutne mase (grami) poništavaju prilikom dijeljenja. Relativne atomske mase svih elemenata su naznačene u Periodnom sistemu hemijskih elemenata D.I. Mendeljejev. Simbol koji se koristi za označavanje relativne atomske mase je Ar (slovo r je skraćenica za riječ relativna,što znači relativno). Relativne atomske mase elemenata koriste se u mnogim proračunima. Po pravilu, vrijednosti date u periodnom sistemu zaokružuju se na cijele brojeve. Imajte na umu da su elementi u periodnom sistemu raspoređeni po rastućoj relativnoj atomskoj masi. Na primjer, pomoću periodnog sistema određujemo relativne atomske mase određenog broja elemenata:Ar(O) = 16; Ar(Na) = 23; Ar(P) = 31. Relativna atomska masa hlora obično se piše kao 35,5! Ar(Cl) = 35,5
- Relativne atomske mase su proporcionalne apsolutnim masama atoma
- Standard za određivanje relativne atomske mase je 1/12 mase atoma ugljika
- 1 amu = 1,662 ∙ 10−24 g
- Relativna atomska masa se označava sa Ar
- Za proračune, vrijednosti relativnih atomskih masa se zaokružuju na cijele brojeve, s izuzetkom hlora, za koji je Ar = 35,5
- Relativna atomska masa nema mjerne jedinice
Iz materijala za lekciju naučit ćete da se atomi nekih kemijskih elemenata razlikuju po masi od atoma drugih kemijskih elemenata. Učitelj će vam reći kako su hemičari mjerili masu atoma koji su toliko mali da ih ne možete vidjeti čak ni elektronskim mikroskopom.
Tema: Početne hemijske ideje
Lekcija: Relativna atomska masa hemijskih elemenata
Početkom 19. vijeka. (150 godina nakon rada Roberta Boylea), engleski naučnik John Dalton predložio je metodu za određivanje mase atoma hemijskih elemenata. Razmotrimo suštinu ove metode.
Dalton je predložio model prema kojem molekula složene tvari sadrži samo jedan atom različitih kemijskih elemenata. Na primjer, vjerovao je da se molekul vode sastoji od 1 atoma vodika i 1 atoma kisika. Prema Daltonu, jednostavne tvari također sadrže samo jedan atom kemijskog elementa. One. molekul kiseonika se mora sastojati od jednog atoma kiseonika.
A onda, znajući masene udjele elemenata u tvari, lako je odrediti koliko se puta masa atoma jednog elementa razlikuje od mase atoma drugog elementa. Tako je Dalton vjerovao da je maseni udio elementa u supstanciji određen masom njegovog atoma.
Poznato je da je maseni udio magnezijuma u magnezijum oksidu 60%, a maseni udio kiseonika 40%. Prateći put Daltonovog rezonovanja, možemo reći da je masa atoma magnezija 1,5 puta veća od mase atoma kiseonika (60/40 = 1,5):
Naučnik je primetio da je masa atoma vodonika najmanja, jer Ne postoji složena tvar u kojoj bi maseni udio vodika bio veći od masenog udjela drugog elementa. Stoga je predložio da se uporede mase atoma elemenata sa masom atoma vodika. I na taj način izračunao je prve vrijednosti relativnih (u odnosu na atom vodika) atomskih masa kemijskih elemenata.
Atomska masa vodonika uzeta je kao jedinica. I ispostavilo se da je vrijednost relativne mase sumpora 17. Ali sve dobivene vrijednosti bile su ili približne ili netačne, jer eksperimentalna tehnika tog vremena bila je daleko od savršene i Daltonova pretpostavka o sastavu supstance bila je netačna.
Godine 1807 - 1817 Švedski hemičar Jons Jakob Berzelius sproveo je opsežna istraživanja kako bi razjasnio relativne atomske mase elemenata. Uspio je postići rezultate bliske modernim.
Mnogo kasnije od Berzeliusovog rada, mase atoma hemijskih elemenata počele su da se porede sa 1/12 mase atoma ugljenika (slika 2).
Rice. 1. Model za izračunavanje relativne atomske mase hemijskog elementa
Relativna atomska masa hemijskog elementa pokazuje koliko je puta masa atoma hemijskog elementa veća od 1/12 mase atoma ugljenika.
Relativna atomska masa je označena sa A r nema mjernih jedinica, jer pokazuje omjer masa atoma.
Na primjer: A r (S) = 32, tj. atom sumpora je 32 puta teži od 1/12 mase atoma ugljika.
Apsolutna masa 1/12 atoma ugljika je referentna jedinica, čija se vrijednost izračunava s velikom preciznošću i iznosi 1,66 * 10 -24 g ili 1,66 * 10 -27 kg. Ova referentna masa se zove jedinica atomske mase (a.e.m.).
Nema potrebe za pamćenjem vrijednosti relativnih atomskih masa kemijskih elemenata date su u bilo kojem udžbeniku ili priručniku iz hemije, kao i u periodnom sistemu D.I. Mendeljejev.
Prilikom izračunavanja, vrijednosti relativnih atomskih masa obično se zaokružuju na cijele brojeve.
Izuzetak je relativna atomska masa hlora - za hlor se koristi vrijednost od 35,5.
1. Zbirka zadataka i vježbi iz hemije: 8. razred: do udžbenika P.A. Oržekovski i drugi "Hemija, 8. razred" / P.A. Orzhekovsky, N.A. Titov, F.F. Hegel. – M.: AST: Astrel, 2006.
2. Ushakova O.V. Radna sveska iz hemije: 8. razred: do udžbenika P.A. Oržekovski i drugi „Hemija. 8. razred” / O.V. Ushakova, P.I. Bespalov, P.A. Orzhekovsky; ispod. ed. prof. P.A. Oržekovski - M.: AST: Astrel: Profizdat, 2006. (str. 24-25)
3. Hemija: 8. razred: udžbenik. za opšte obrazovanje institucije / P.A. Orzhekovsky, L.M. Meshcheryakova, L.S. Pontak. M.: AST: Astrel, 2005. (§10)
4. Hemija: inorg. hemija: udžbenik. za 8. razred. opšte obrazovanje institucije / G.E. Rudzitis, Fyu Feldman. – M.: Obrazovanje, OJSC „Moskovski udžbenici“, 2009. (§§8,9)
5. Enciklopedija za djecu. Tom 17. Hemija / Pogl. ed.V.A. Volodin, Ved. naučnim ed. I. Leenson. – M.: Avanta+, 2003.
Dodatni web resursi
1. Jedinstvena zbirka digitalnih obrazovnih resursa ().
2. Elektronska verzija časopisa “Hemija i život” ().
Zadaća
str.24-25 br. 1-7 iz Radne sveske iz hemije: 8. razred: do udžbenika P.A. Oržekovski i drugi „Hemija. 8. razred” / O.V. Ushakova, P.I. Bespalov, P.A. Orzhekovsky; ispod. ed. prof. P.A. Oržekovski - M.: AST: Astrel: Profizdat, 2006.
U procesu razvoja nauke, hemija se suočila sa problemom izračunavanja količine supstance za izvođenje reakcija i supstanci koje se dobijaju u njihovom toku.
Danas se za takve proračune hemijskih reakcija između supstanci i smeša koristi vrednost relativne atomske mase koju je D. I. Mendeljejev uključio u periodni sistem hemijskih elemenata.
Hemijski procesi i utjecaj udjela elementa u tvarima na tok reakcije
Moderna nauka, prema definiciji "relativne atomske mase hemijskog elementa", znači koliko je puta masa atoma datog hemijskog elementa veća od jedne dvanaestine atoma ugljenika.
Sa dolaskom ere hemije rasla je potreba za preciznim određivanjem toka hemijske reakcije i njenih rezultata.
Stoga su kemičari stalno pokušavali riješiti problem tačnih masa interakcijskih elemenata u supstanciji. Jedno od najboljih rješenja u to vrijeme bilo je vezivanje za najlakši element. I težina njegovog atoma uzeta je kao jedna.
Istorijski tok brojanja materije
U početku je korišten vodonik, a zatim kisik. Ali ovaj metod obračuna pokazao se netačnim. Razlog za to je prisustvo izotopa sa masama 17 i 18 u kiseoniku.
Stoga je mješavina izotopa tehnički proizvela broj drugačiji od šesnaest. Danas se relativna atomska masa elementa izračunava na osnovu težine atoma ugljika uzete kao osnove, u omjeru 1/12.
Dalton je postavio temelje za relativnu atomsku masu elementa
Tek nešto kasnije, u 19. veku, Dalton je predložio da se izvedu proračuni koristeći najlakši hemijski element - vodonik. Na predavanjima svojim studentima demonstrirao je na figurama isklesanim od drveta kako su atomi povezani. Za ostale elemente koristio je podatke koje su prethodno dobili drugi naučnici.
Prema Lavoisierovim eksperimentima, voda sadrži petnaest posto vodonika i osamdeset pet posto kisika. Uz ove podatke, Dalton je izračunao da je relativna atomska masa elementa koji čini vodu, u ovom slučaju kisika, 5,67. Greška u njegovim proračunima proizlazi iz činjenice da je pogrešno vjerovao u pogledu broja atoma vodika u molekulu vode.
Po njegovom mišljenju, na svaki atom kiseonika dolazi jedan atom vodonika. Koristeći podatke hemičara Austina da amonijak sadrži 20 posto vodonika i 80 posto dušika, izračunao je relativnu atomsku masu dušika. Ovim rezultatom došao je do zanimljivog zaključka. Ispostavilo se da je relativna atomska masa (formula amonijaka greškom uzeta sa jednim molekulom vodonika i dušika) četiri. U svojim proračunima, naučnik se oslanjao na Mendeljejevljev periodični sistem. Prema analizi, izračunao je da je relativna atomska masa ugljika 4,4, umjesto ranije prihvaćenih dvanaest.
Uprkos ozbiljnim greškama, Dalton je bio taj koji je prvi napravio tabelu sa nekim elementima. Tokom naučnikovog života pretrpeo je višestruke promene.
Izotopska komponenta supstance utiče na vrednost tačnosti relativne atomske težine
Kada se razmatraju atomske mase elemenata, primijetit ćete da je tačnost za svaki element različita. Na primjer, za litijum je četvorocifreni, a za fluor je osmocifreni.
Problem je u tome što je izotopska komponenta svakog elementa različita i nije konstantna. Na primjer, obična voda sadrži tri vrste izotopa vodika. To uključuje, pored običnog vodonika, deuterijum i tricijum.
Relativna atomska masa vodonikovih izotopa je dva, odnosno tri. “Teška” voda (formirana od deuterijuma i tricijuma) isparava manje lako. Zbog toga ima manje izotopa vode u stanju pare nego u tečnom stanju.
Selektivnost živih organizama na različite izotope
Živi organizmi imaju selektivno svojstvo prema ugljiku. Za izgradnju organskih molekula koristi se ugljik s relativnom atomskom masom od dvanaest. Stoga, tvari organskog porijekla, kao i niz minerala kao što su ugalj i nafta, sadrže manji sadržaj izotopa od neorganskih materijala.
Mikroorganizmi koji prerađuju i akumuliraju sumpor ostavljaju iza sebe izotop sumpora 32. U područjima gdje bakterije ne prerađuju, udio izotopa sumpora je 34, odnosno mnogo veći. Na osnovu omjera sumpora u stijenama tla geolozi dolaze do zaključka o prirodi nastanka sloja – da li ima magmatsku ili sedimentnu prirodu.
Od svih hemijskih elemenata, samo jedan nema izotope - fluor. Stoga je njegova relativna atomska masa preciznija od ostalih elemenata.
Postojanje nestabilnih supstanci u prirodi
Za neke elemente relativna masa je navedena u uglastim zagradama. Kao što vidite, ovo su elementi koji se nalaze nakon uranijuma. Činjenica je da nemaju stabilne izotope i da se raspadaju oslobađanjem radioaktivnog zračenja. Stoga je najstabilniji izotop naveden u zagradama.
Vremenom je postalo jasno da je od nekih od njih moguće dobiti stabilan izotop u veštačkim uslovima. Bilo je potrebno promijeniti atomske mase nekih transuranijumskih elemenata u periodnom sistemu.
U procesu sinteze novih izotopa i mjerenja njihovog životnog vijeka, ponekad je bilo moguće otkriti nuklide s poluraspadom milionima puta dužim.
Nauka ne miruje, stalno se otkrivaju novi elementi, zakoni i odnosi između različitih procesa u hemiji i prirodi. Stoga je nejasno i neizvjesno kakav će se oblik hemije i Mendeljejevljevog periodičnog sistema hemijskih elemenata pojaviti u budućnosti, za sto godina. Ali želim vjerovati da će radovi hemičara akumulirani u proteklim vekovima poslužiti novim, naprednijim saznanjima naših potomaka.
Instrukcije
Jedino što će vam trebati je periodni sistem. U njemu je svakom elementu dodijeljeno strogo određeno mjesto - "ćelija" ili "ćelija". U bilo kojoj ćeliji postoji informacija koja sadrži sljedeće informacije: element koji se sastoji od jednog ili dva latinična slova, ordinal (atomski), koji odgovara broju protona u jezgru atoma i veličini njegovog pozitivnog naboja, distribuciji elektrona između elektronskih nivoa i podnivoa. A postoji još jedna vrlo važna veličina - ista atomska masa, koja pokazuje koliko je puta atom ovog elementa teži od referentne jedinice ugljika.
Razmotrimo konkretan primjer. Uzmite alkalni metal natrijum, koji se nalazi u periodnom sistemu pod brojem 11. Njegova relativna atomska masa pokazuje da je otprilike 22,99 amu. (jedinice atomske mase). To znači da je svaki atom natrija približno 22,99 puta teži od referentne jedinice ugljika. U okruglim izrazima, ovu vrijednost možemo uzeti kao 23. Dakle, njegova masa je jednaka 23 * 1,66 * 10 na stepen -24 = 3.818 * 10 na stepen -23 grama. Ili 3.818*10 na snagu od -26 kg. Izračunali ste apsolutnu masu atoma natrijuma.
Ali, naravno, izuzetno je nezgodno koristiti takve količine u proračunima. Stoga se u pravilu koriste relativne atomske mase. A relativna atomska masa za isti natrijum je približno 22,99 amu.
Za bilo koji element u periodnom sistemu, naznačena je njegova relativna atomska masa. Ako se ukaže potreba, možete lako izračunati apsolutnu atomsku masu množenjem vrijednosti relativne atomske mase sa vrijednošću jedinice ugljika (1,66 * 10 na stepen -24 grama).
Video na temu
Hemija je egzaktna nauka, tako da prilikom miješanja različitih supstanci jednostavno morate znati njihove precizne proporcije. Da biste to učinili, morate biti u stanju pronaći masu supstance. To se može učiniti na različite načine, ovisno o količinama koje poznajete.
Instrukcije
Ako znate vrijednost tvari i njenu količinu, upotrijebite drugu formulu da odredite masu tvari množenjem vrijednosti količine tvari s njenom molarnom masom (m(x) = n*M). Ako je količina supstance nepoznata, ali je zadan broj molekula u njoj, onda koristite Avogadrov broj. Pronađite količinu supstance tako što ćete podijeliti broj molekula supstance (N) s Avogadrovim brojem (NA=6,022x1023): n=N/NA, i zamijenite ga u gornju formulu.
Da biste pronašli molarnu masu složene supstance, zbrojite atomske mase svih njenih sastojaka. Uzmite atomske mase iz tabele D.I. Mendeljejeva u oznakama odgovarajućih elemenata (radi praktičnosti, zaokružite atomske mase na prvu decimalu). Zatim nastavite sa formulom zamjenom vrijednosti molarne mase u nju. Ne zaboravite na indekse: koliki je indeks elementa u hemijskoj formuli (tj. koliko atoma ima u supstanci), atomska masa se mora pomnožiti s tim iznosom.
Ako morate raditi s otopinom, a znate maseni udio željene tvari, da biste odredili masu ove tvari, pomnožite maseni udio tvari s masom cijele otopine i rezultat podijelite sa 100% ( m(x) = w*m/100%).
Napravite jednadžbu za reakciju supstance, iz nje izračunajte količinu primljene ili potrošene supstance, a zatim zamenite dobijenu količinu supstance u formulu koju ste dobili.
Jedan od fundamentalnih koncepata hemije je atomska masa elementa, koja se koristi u gotovo svakom hemijskom proračunu. Sposobnost izračunavanja atomske mase bit će korisna uglavnom za školarce i one koji planiraju studirati hemiju u budućnosti. Međutim, formula za izračunavanje atomske mase je nevjerovatno jednostavna.
Definicija i formula
Atomska masa je zbir masa svih protona, neutrona i elektrona koji čine atom. U poređenju sa masama protona i neutrona, masa elektrona je zanemarljiva, pa se elektroni ne uzimaju u obzir u proračunima. Budući da se masa samih neutrona i protona izračunava u beskonačno malim brojevima na negativnu snagu 27, radi lakšeg izračunavanja koristi se relativna atomska masa koja se izražava u bezličnim atomskim jedinicama.
Jedinica za atomsku masu- ovo je relativna vrijednost jednaka 1/12 mase jezgre ugljika-12, čije jezgro sadrži 6 neutrona i 6 protona. Dakle, formula za određivanje atomske mase izgleda ovako:
Masa = broj neutrona + broj protona.
Koristeći ovu formulu, izračunavaju se atomske mase pojedinačnih izotopa kemijskih elemenata. To znači da je masa uranijuma-238 238 amu, dok uranijum-235 ima maseni broj 235. Ovaj hemijski element je generalno bogat izotopima, tako da postoje jezgra uranijuma sa masenim brojevima 232, 233, 234, 235, 236 i 238. Uprkos ovoj raznolikosti, uranijum-238 zauzima 99% ukupnog uranijuma u prirodi, pa ako izračunate prosječnu vrijednost atomskih brojeva, hemijski element uranijum ima atomsku težinu od 238,029.
Stoga je važno razumjeti razliku između atomske mase i prosječne atomske težine:
- atomska masa - zbir neutrona i protona određenog izotopa (uvijek cijeli broj);
- atomska težina - aritmetička sredina atomskih masa svih izotopa koji se javljaju u prirodi (obično razlomak).
Još jedan primjer
Vodonik je najzastupljeniji element u Univerzumu. 99% vodonika je protij ili vodonik-1, koji sadrži samo 1 proton. Postoje i izotopi: deuterijum ili vodonik-2 i tricijum ili vodonik-3. Ovi izotopi imaju atomske mase 2 odnosno 3, ali su izuzetno rijetki u prirodi, tako da je atomska težina vodika 1,00784.
Pronalaženje atomske mase
Možete odrediti atomski broj za odabrani element koristeći periodnu tablicu. Broj elementa u tabeli uvijek odgovara broju protona u jezgru. Na primjer, gore spomenuti vodonik ima prvi broj u tabeli i sadrži samo 1 proton. Tabela ispod uvijek prikazuje prosječnu atomsku težinu elementa, koja se mora zaokružiti na najbliži cijeli broj za proračune.
U početku prikazuje sve informacije o broju protona i elektrona u atomu, kao i njegovoj atomskoj masi. Zato je u školskim zadacima za određivanje atomske mase dovoljno koristiti periodni sistem i ništa posebno ne računati.
Obično se na časovima hemije postavlja inverzni problem: kako odrediti broj neutrona u određenom izotopu? U ovom slučaju se primjenjuje jednostavna formula:
Broj neutrona = atomska masa – atomski broj.
Na primjer, atom vodika-1 ne sadrži neutrone, jer je i njegov atomski broj jednak jedan. Ali tricijum je već vodonik sa jednim protonom i dva neutrona. Tricijum je nestabilan izotop. Lako se raspada na atome helijuma, slobodne elektrone i antineutrine, oslobađajući određenu količinu energije. Nestabilni izotopi nazivaju se radioaktivnim.
Pogledajmo primjer
Određivanje atomske mase
Razmotrimo kiseonik – hemijski element koji ima atomski broj 8 u Mendeljejevom periodnom sistemu. To znači da kiseonik ima 8 protona u svom jezgru, kao i 8 elektrona u svojim orbitama. Atomska masa prikazana u tabeli je 16 a. e m, za izračunavanje koje nam nije potreban kalkulator. Iz ovih podataka možemo utvrditi da atom kisika sadrži 8 neutrona. Međutim, broj neutrona se lako može mijenjati ovisno o vanjskim uvjetima.
Ako kisik izgubi ili dobije jedan neutron, dobivamo novi izotop čija se atomska masa mijenja. Pomoću kalkulatora možete izračunati masene brojeve različitih izotopa kisika, koji, međutim, u svom nazivu sadrže odgovor na ovo pitanje. U prirodi postoje 3 stabilna izotopa kiseonika: kiseonik-16, kiseonik-17 i kiseonik-18. Posljednja dva imaju "dodatne" neutrone u jezgru.
Osim toga, postoje nestabilni izotopi kiseonika, čiji se period poluraspada kreće od nekoliko minuta do milionitih delova nanosekundi.
Zaključak
Maseni broj je važan parametar bilo kojeg elementa, uz pomoć kojeg se izračunavaju molarne mase prilikom izvođenja kemijskih reakcija. Međutim, masovni broj je uvijek naveden u periodnom sistemu Mendelejeva, tako da će naš kalkulator biti koristan uglavnom za školarce koji tek počinju proučavati nevjerovatnu nauku o hemiji.