У хімії відносна атомна маса (ОАМ) є важливою характеристикою речовини, яка дозволяє визначити масу атомів у молекулі порівняно з масою атома вуглецю-12. Знання ОАМ дозволяє проводити різні розрахунки і визначити склад і структуру речовини.
Визначення ОАМ може проводитися двома основними способами: експериментальним і теоретичним. В експериментальному методі використовуються різні прилади, наприклад, мас-спектрометр, який дозволяє виміряти відношення маси атомів певного елемента до маси атома вуглецю-12. Теоретичний метод заснований на знанні маси атомів кожного елемента, що входить до складу речовини, і їх кількості.
Для проведення розрахунків необхідно знати хімічну формулу речовини, атомні маси всіх елементів, що входять до складу формули, і їх кількість. Спочатку необхідно розкласти хімічну формулу на окремі елементи, визначити їх масу з періодичної системи і помножити на кількість кожного елемента. Потім отримані маси необхідно скласти і округлити до потрібної кількості знаків після коми, що і буде відносною атомною масою речовини.
Визначення відносної атомної маси
Існує кілька способів визначення відносної атомної маси речовини:
1. Масовий метод: даний метод заснований на визначенні маси атома речовини з використанням спеціальних електронних приладів, таких як мас-спектрометр. З його допомогою вдається визначити масу атомів елемента, а потім порівняти її з масою атома вуглецю-12. Отримане відношення і є відносною атомною масою.
2. Оптичний метод: цей метод заснований на аналізі електромагнітного випромінювання, яке випускають атоми при переході їх електронів з одного енергетичного рівня на інший. Вивчаючи спектри переходів, можна визначити маси атомів, а потім обчислити відносну атомну масу.
3. Хімічний метод: даний метод заснований на проведенні хімічних реакцій з відомими кількостями речовини, щоб визначити масу атомів елемента щодо маси атома вуглецю-12. Наприклад, шляхом проведення реакцій з ізотопами елемента і подальшим вимірюванням зміни маси можна обчислити відносну атомну масу.
Важливо відзначити, що відносна атомна маса може бути як цілим числом, так і десятковим дробом. Це пов'язано з наявністю ізотопів елемента, які мають різну масу.
Значення відносної атомної маси
Відносна атомна маса є безрозмірною величиною і вимірюється в атомних одиницях (а.е.м). Атомна одиниця маси, що дорівнює 1 А.О.м, прийнята рівною одній дванадцятій частці маси атома вуглецю-12 (^12C).
Відносну атомну масу можна визначити, використовуючи періодичну таблицю хімічних елементів, де вказано число масове число (Z) - це кількість протонів в ядрі атома.
Відносна атомна маса розраховується за допомогою формули:
Відносна атомна маса = сума добутків масових чисел елементів на їх відносні змісту речовини.
Знаючи значення відносної атомної маси речовини, можна простежити за зміною цієї величини при хімічних реакціях і встановити співвідношення мас речовини, що входить і виходить з реакції.
Як визначити відносну атомну масу речовини
Для визначення відносної атомної маси можна використовувати наступні кроки:
- Знайти хімічну формулу речовини.
- Визначити кількість атомів кожного елемента у формулі.
- Знайти атомні маси кожного елемента в періодичній таблиці.
- Помножте кількість атомів кожного елемента на його атомну масу.
- Скласти отримані твори, щоб отримати сумарну атомну масу речовини.
Для речовини H2O (вода) виконаємо наступні кроки:
- Формула речовини: H2O.
- Кількість атомів:
- 2 атоми водню (H).
- 1 атом кисню (O).
- Атомна маса:
- Водень (H) - 1 аму.
- Кисень (O) - 16 аму.
- Твору:
- 2 атома водню: 2 * 1 = 2 аму.
- 1 атом кисню: 1 * 16 = 16 аму.
- Сумарна атомна маса: 2 аму + 16 аму = 18 аму.
Таким чином, відносна атомна маса речовини H2O дорівнює 18 аму.
Вивчення хімічної формули
Для визначення відносної атомної маси речовини необхідно вивчити його хімічну формулу. Хімічна формула являє собою запис, в якій вказані елементи і їх кількість в з'єднанні.
Хімічна формула складається з символів елементів та індексів, які вказують кількість атомів кожного елемента в сполуці. Символи елементів зазвичай пишуться з великої літери (наприклад, C - вуглець, H - водень), а індекси вказуються внизу символів елементів.
Наприклад, у формулі води (H2O) символ H представляє водень, а індекс 2 вказує, що в одній молекулі води міститься 2 атоми водню. Символ O представляє кисень, який у формулі води присутній в одиничній кількості.
Для визначення відносної атомної маси речовини необхідно врахувати масу кожного атома, зазначеного в хімічній формулі, і помножити її на кількість атомів кожного елемента. Потім підсумовуються отримані значення для всіх елементів, щоб отримати загальну відносну атомну масу речовини.
Вивчення хімічної формули є важливим кроком у визначенні відносної атомної маси речовини, тому необхідно приділяти цьому етапу особливу увагу і піклуватися про правильне запису та інтерпретації всіх символів і індексів у формулі.
Визначення молярної маси
Існує кілька способів визначення молярної маси:
- З використанням періодичної системи елементів: для кожного елемента відома його відносна атомна маса. Молярна маса речовини дорівнює сумі мас атомів, що входять до його складу.
- З використанням хімічної формули речовини: у хімічній формулі вказується кількість атомів кожного елемента. Спираючись на відомі молярні маси елементів, можна визначити молярну масу речовини.
- З використанням експериментальних даних: за допомогою лабораторних експериментів можна визначити масу речовини і кількість речовини, що дозволить розрахувати молярну масу.
Для вирішення завдань з визначення молярної маси необхідно мати доступ до періодичної системи елементів і знати методи розрахунку. Точність визначення молярної маси речовини залежить від точності даних, використаних в розрахунках.
Розрахунок числа молей речовини
Щоб розрахувати число молей речовини, необхідно знати відносну атомну масу речовини і його масу в грамах. Для цього використовується формула:
Кількість молей = маса речовини / відносна атомна маса
Проілюструємо це на прикладі:
| Речовина | Маса речовини (г) | Відносна атомна маса | Число молей |
|---|---|---|---|
| Вода (H2O) | 18 | 18 | 1 |
| Вуглекислий газ (CO2) | 44 | 44 | 1 |
| Аміак (NH3) | 17 | 17 | 1 |
Таким чином, якщо у нас є 18 г води, то число молей води дорівнюватиме 1. Аналогічно, якщо у нас є 44 г вуглекислого газу або 17 г аміаку, то число молей буде також дорівнює 1.
Обчислення відносної атомної маси
Кроки для обчислення відносної атомної маси:
- Знайдіть масові частки кожного з атомів, що входять до складу речовини. Масова частка (X) - це відношення маси кожного атома (m) до маси загальної кількості речовини (m). Масову частку можна знайти за формулою: X = m / M.
- Помножте масову частку кожного атома на його відносну атомну масу (A). Відносна атомна маса вказується в періодичній системі хімічних елементів і виражається в А.е.М.
- Складіть отримані добутки масових часток і відносних атомних мас. Це дасть вам відносну атомну масу речовини.
Приклад обчислення відносної атомної маси:
Припустимо, що ми вивчаємо воду (H2O). Масова частка водню (H) дорівнює 11,1%, а масова частка кисню (O) - 88,9%. Відносна атомна маса водню дорівнює 1, а кисню - 16.
- Масова частка водню: X(H) = 11,1 / 100 = 0,111
- Масова частка кисню: X (O) = 88,9 / 100 = 0,889
- Відносна атомна маса водню: A (H) = 1
- Відносна атомна маса кисню: A (O) = 16
- Відносна атомна маса води: 0,111*1 + 0,889*16 = 14,22 А. е.м.
Таким чином, відносна атомна маса води становить 14,22 а.е.м.
Приклад розрахунку
Для наочності проведемо приклад розрахунку відносної атомної маси речовини на основі відомих даних.
Припустимо, нам потрібно визначити відносну атомну масу кисню (O). Відомо, що у кисню атомний номер дорівнює 8, а його масове число - 16.
Для розрахунку відносної атомної маси необхідно враховувати пропорцію кількості атомів кожного з його ізотопів. Однак для кисню в природі переважає тільки один його ізотоп - "кисень-16", а його пропорція становить 99,76%.
Отже, для розрахунку відносної атомної маси кисню ми повинні помножити його масове число на пропорцію ізотопу:
Відносна атомна маса кисню = (16 * 0,9976) = 15,9992
Таким чином, відносна атомна маса кисню становить приблизно 15,9992 одиниці маси.