1.3.2. Атомная и молекулярная массы
Одной из важнейших характеристик атомов является его масса.
Абсолютной называется масса атома, выраженная в килограммах (граммах).
Абсолютная масса атома (maтома) величина чрезвычайно малая. Так, атом легкого изотопа водорода (протия) имеет массу 1,66 · 10–27 кг.
m(Н) = 1,66 · 10–27 кг, m(Н) = 1,66 · 10–24 г,
атом одного из изотопов кислорода имеет массу 2,67 · 10–26 кг,
m(О) = 2,67 · 10–26 кг, m(О) = 2,67 · 10–23 г,
атом изотопа углерода 12С имеет массу 1,99 · 10–26 кг,
m(С) = 1,99 · 10–26 кг, m(С) = 1,99 · 10–23 г.
В практических расчётах пользоваться такими величинами крайне неудобно. Поэтому обычно пользуются значениями не абсолютных масс атомов, а значениями относительных атомных масс.
Относительная атомная масса обозначается Ar, индекс r – начальная буква английского слова relative, что значит относительный.
В качестве единицы для измерения масс атомов и молекул принята атомная единица массы (а.е.м.).
Атомная единица массы (а.е.м.) представляет собой 1/12 часть массы атома изотопа углерода 12С, т.е.
а.е.м. =
=
· 1,99 · 10–26
кг =
· 1,99 · 10–23
г.
Относительная атомная масса показывает, во сколько раз масса атома данного элемента больше 1/12 части массы атома изотопа углерода 12С, т. е. атомной единицы массы.
Относительная атомная масса является безразмерной величиной, но допускается обозначение ее величины в атомных единицах массы (а.е.м.). Например:
Таким образом, значение относительной атомной массы элемента водорода равно 1,001 или, округленно,
Аr(Н) ≈ 1 а.е.м, а кислорода – Аr(O) = 15,999 ≈ 16 а.е.м.
Значения величин относительных атомных масс элементов приведены в периодической системе Д.И. Менделеева. Эти величины представляют собой усредненное значение массы атома какого-либо элемента с учетом существующих в природе изотопов этого элемента и их количества. Для обычных расчетов следует пользоваться округленными значениями относительных атомных масс элементов (см. табл. 4 приложения).
Аналогично понятиям абсолютная масса атома и относительная атомная масса можно сформулировать понятия абсолютная масса молекулы и относительная молекулярная масса.
Абсолютная масса молекулы (m)мол. – масса молекулы химического вещества, выраженная в килограммах (граммах).
Относительная молекулярная масса (Мr) (или просто молекулярная масса) – масса молекулы, выраженная в атомных единицах массы.
Зная химическую формулу соединения, можно легко определить значение его молекулярной массы, которая определяется как сумма значений атомных масс всех элементов, входящих в состав молекулы вещества.
Например, относительная молекулярная масса серной кислоты Мr(Н2SO4) будет складываться из двух значений относительных атомных масс элемента водорода, одной относительной атомной массы элемента серы и четырех относительных атомных масс элемента кислорода:
Мr(Н2SO4) = 2Аr (Н) + Аr (S) + 4Аr(O) = 2·1 + 32 + 4·16 = 98.
Таким образом, значение молекулярной массы серной кислоты равно 98 или 98 а.е.м.
Молекулярная масса (относительная молекулярная масса) показывает, во сколько раз масса молекулы данного вещества больше 1/12 части массы атома углерода 12С.
В приведенном выше примере значение молекулярной массы серной кислоты равно 98 а.е.м., то есть молекула серной кислоты имеет массу в 98 раз большую, чем 1/12 часть массы атома углерода 12 С.