Из каких вкладов складывается масса
Выбирай вещество. Длины цветных полос покажут вклад каждого элемента, а ниже появится полный расчёт.
Схематическая модель: размеры частиц и расстояния условны.
Зачем вводят относительную массу
Масса отдельного атома чрезвычайно мала. Запись в килограммах требует длинной десятичной дроби или степени десяти. Для сравнения атомов удобнее общая маленькая единица — атомная единица массы, обозначаемая u.
За 1 u принята одна двенадцатая массы атома углерода-12. Она приблизительно равна 1,66 · 10⁻²⁷ кг. Это выбранный эталон: с ним сопоставляют массы атомов любых элементов. Подобно тому как длину сравнивают с метром, массу атома можно сравнить с этой единицей.
Эталон
1 u = 1/12 массы атома углерода-12
В килограммах
1 u ≈ 1,66 · 10⁻²⁷ кг
Сравнение
Масса атома / выбранная единица
Атомная единица массы связана с атомом углерода-12. Она позволяет удобно сравнивать очень маленькие массы.
Масса молекулы складывается из масс атомов
Относительная молекулярная масса Mᵣ — отношение массы молекулы к атомной единице массы. Её вычисляют как сумму относительных атомных масс всех атомов, входящих в молекулу. Результат не имеет единицы измерения.
Формула вещества сообщает, какие слагаемые и сколько раз нужно взять. Для воды два атома H дают 2 · 1, один атом O — 16. Итого Mᵣ(H₂O) = 18. Это масса одной молекулы относительно 1 u, а не масса стакана воды. Для расчётов берут округлённые Aᵣ; для хлора в этом курсе используют 35,5.
Водород
2 · Aᵣ(H) = 2 · 1 = 2
Кислород
1 · Aᵣ(O) = 16
Сумма
Mᵣ(H₂O) = 2 + 16 = 18
Mᵣ получают сложением относительных масс всех атомов молекулы. У этой величины нет единицы измерения.
Модель молекулы воды H₂O
В модели молекулы воды два атома H соединены с одним O; цвета и размеры условны.
Ben Mills · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Периодическая система химических элементов
В периодической системе находят символы элементов и значения относительных атомных масс.
Cepheus · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Скобки: сначала одна группа, потом все
В Al₂(SO₄)₃ сначала находят массу группы SO₄: 32 + 4 · 16 = 96. Таких групп три, их общий вклад — 288. Два атома Al добавляют 2 · 27 = 54; итог — 342.
Для немолекулярных веществ этот расчёт называют расчётом относительной формульной массы: отдельной молекулы соли в кристалле нет. Правило сложения сохраняется. В Ca(OH)₂ вклад двух групп OH равен 2 · (16 + 1) = 34, а общий результат 40 + 34 = 74.
Одна группа
SO₄: 32 + 4 · 16 = 96
Три группы
3 · 96 = 288
Металл
2 Al: 2 · 27 = 54
Всё соединение
288 + 54 = 342
Индекс за скобками умножает массу всей группы. Для немолекулярных соединений говорят о формульной массе.
Массовая доля элемента в соединении
Массовая доля показывает, какая часть массы соединения приходится на выбранный элемент. В числителе учитывают все его атомы: w(Э) = k · Aᵣ(Э) / Mᵣ(вещества). Индекс k нельзя пропускать: в воде два атома H, а в серной кислоте четыре атома O.
Для H₃PO₄ относительная масса равна 3 + 31 + 64 = 98. Доли H, P и O составляют соответственно 3/98, 31/98 и 64/98. После умножения на 100 % получаем около 3,1 %, 31,6 % и 65,3 %; сумма равна 100 % с учётом округления.
| Элемент | Вклад в Mᵣ(H₃PO₄) | Массовая доля |
|---|---|---|
| H | 3 · 1 = 3 | 3/98 ≈ 3,1 % |
| P | 1 · 31 = 31 | 31/98 ≈ 31,6 % |
| O | 4 · 16 = 64 | 64/98 ≈ 65,3 % |
Долю элемента находят по вкладу всех его атомов в общую массу. Сумма массовых долей элементов соединения равна 100 %.
Шесть выводов
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
Учебный источник и иллюстрации
Основа: предоставленный учебник «Химия, 8 класс», § 2. Материал переработан для объяснения; источник: 8 класс. Химия — § 02. Относительная атомная масса.pdf. Научные уточнения учитывают различие молекулярного и немолекулярного строения и границы учебных моделей.
Иллюстрации загружаются непосредственно с Wikimedia Commons; авторы и лицензии указаны под изображениями. Схемы и обучающие модели созданы для этого конспекта.
Royal Society of Chemistry: данные о химических элементах