Хімія. Теоретичні питання

1. Маса атома. Відносна атомна маса

Значення мас атомів, що виражаються в стандартних одиницях маси (абсолютна атомна маса m_a, дуже малі, тому використовувати їх у повсякденній практиці дуже незручно. Наприклад, маса атому Карбону дорівнює:

Відносною атомною масою елемента називають відношення абсолютної маси атому до 1/12 частину абсолютної маси атому Карбону, ядро якого містить шість протонів і шість нейтронів. Позначають відносну атомну масу елемента символом A_r,

Абсолютна та відносна маси пов’язані простим співвідношенням:

У таблиці Д. І. Менделєєва відносна атомна маса хімічного елемента вказується звичайно в нижній частині клітини з символом хімічного елемента. Значення A_r округлюється відповідно до правил математики. Винятком є атомна маса Хлору, яка становить 35,5.

Число нейтронів у ядрі атома дорівнює різниці між округленим до цілого числа значенням відносної атомної маси та числом протонів.

Відносна молекулярна маса — це фізична величина, що дорівнює відношенню маси речовини певного формульного складу до 1/12 маси атома Карбону. Як зрозуміти вираз «формульний склад»? Це склад речовини, що визначається її формулою. Якщо є потреба визначити відносну молекулярну масу речовини, то зовсім не обов'язково ділити масу речовини певного формульного складу на 1/12 маси атома Карбону, як випливає із визначення. Достатньо просто додати відносні атомні маси елементів,  які  входять  до  формульного складу речовини, пам'ятаючи при цьому, що відносна молекулярна чи формульна маса — безрозмірна величина. Наприклад: М_r(N₂) - 2А_r(N);      М_r(N₂) = 2 • 14 = 28;

Молярна маса речовини

Кількість речовини один моль, тобто порція, яка обов’язково містить 6,02·10²³ частинок, має масу, характерну саме для цієї речовини. Наприклад, один моль заліза Fe відповідає масі 56 г, один моль води H₂O - масі 18 г. Таку характеристику речовини — масу одного моль даної речовини — називають молярною масою та позначають M. Молярна маса речовини чисельно дорівнює відносній атомній масі, якщо речовина складається з атомів, або відносній молекулярній масі, якщо речовина складається з молекул. Це чисельне співпадіння пояснюється тим, що в одному грамі міститься 6,02·10²³ атомних одиниць маси, в яких виражаються відносні атомні та молекулярні маси.

Оскільки молярна маса показує масу одного моля, вона має розмірність г/моль. Таким чином, розрахувати молярну масу можна аналогічно до розрахунку відносної молекулярної маси речовини, що визначається як сума відносних атомних мас елементів, що входять до складу речовини, з урахуванням їхньої кількості. Але треба пам’ятати, що відносна атомна та відносна молекулярна маси є безрозмірними величинами, а молярна маса виражається в г/моль.

Наприклад, визначимо молярну масу води H₂O:

M (H₂O) = 2 · A_r(H) + A_r(O) = 2 · 1 + 16 = 18

Молярна маса речовини — це відношення маси даної порції речовини до кількості речовини в цій порції: .За допомогою цієї формули можна визначити кількість речовини, якщо відома маса речовини, та навпаки.

Наприклад, визначимо масу 3 моль вуглекислого газу CO₂. Спочатку визначаємо молярну масу CO₂:

M (CO₂) = A_r(C) + 2 · A_r(O) = 12 + 2 · 16 = 44

Масу речовини визначаємо за формулою: m = ν · M.

Маса вуглекислого газу дорівнює:

m(CO₂) = 3 моль · 44 = 132 г.

Тепер визначимо кількість речовини амоніаку NH₃ масою 3,4 г. Визначаємо молярну масу NH₃:

M (NH₃) = A_r(N) + 3 · A_r(H) = 14 + 3 · 1 = 17

Кількість речовини визначаємо за формулою: .

Кількість речовини амоніаку дорівнює:

.