كيفية تحديد الكتلة المطلقة للذرة. العقيدة الجزيئية الذرية

ذرات جدا حجم صغيروكتلة صغيرة جدا. إذا عبرنا عن كتلة ذرة أي عنصر كيميائي بالجرام ، فسيكون هذا رقمًا يسبقه أكثر من عشرين صفراً بعد الفاصلة العشرية. لذلك ، من غير المناسب قياس كتلة الذرات بالجرام.

ومع ذلك ، إذا أخذنا أي كتلة صغيرة جدًا كوحدة واحدة ، فيمكن التعبير عن جميع الكتل الصغيرة الأخرى كنسبة إلى هذه الوحدة. تم اختيار 1/12 من كتلة ذرة الكربون كوحدة لقياس كتلة الذرة.

1/12 من كتلة ذرة الكربون تسمى وحدة كتلة ذرية(صباحًا).

الكتلة الذرية النسبيةهي قيمة مساوية لنسبة الكتلة الحقيقية لذرة عنصر كيميائي معين إلى 1/12 من الكتلة الحقيقية لذرة كربون. هذه كمية بلا أبعاد ، حيث يتم تقسيم كتلتين.

أ ص = م في. / (1/12) م قوس.

لكن الكتلة الذرية المطلقةنسبي في القيمة ولها الوحدة a.u.m.

أي أن الكتلة الذرية النسبية توضح عدد المرات التي تكون فيها كتلة ذرة معينة أكبر من 1/12 من ذرة كربون. إذا كانت ذرة A تحتوي على r = 12 ، فإن كتلتها أكبر 12 مرة من 1/12 من كتلة ذرة كربون ، أو بعبارة أخرى ، تحتوي على 12 وحدة كتلة ذرية. يمكن أن يحدث هذا فقط للكربون نفسه (C). ذرة الهيدروجين (H) لها Ar = 1. وهذا يعني أن كتلتها تساوي 1/12 من كتلة ذرة الكربون. الأكسجين (O) له كتلة ذرية نسبية تبلغ 16 amu. هذا يعني أن ذرة الأكسجين أكبر بمقدار 16 مرة من 1/12 من ذرة الكربون ، وتحتوي على 16 وحدة كتلة ذرية.

أخف عنصر هو الهيدروجين. كتلته تساوي تقريبًا 1 amu. أثقل ذرات لها كتلة تقترب من 300 amu.

عادةً ما تكون قيمته بالنسبة لكل عنصر كيميائي هي الكتلة المطلقة للذرات ، معبرًا عنها بدلالة a. يتم تقريب البريد م.

يتم تسجيل قيمة وحدات الكتلة الذرية في الجدول الدوري.

للجزيئات ، يتم استخدام المفهوم الوزن الجزيئي النسبي (السيد). يوضح الوزن الجزيئي النسبي عدد المرات التي تكون فيها كتلة الجزيء أكبر من 1/12 من كتلة ذرة الكربون. ولكن نظرًا لأن كتلة الجزيء تساوي مجموع كتل الذرات المكونة له ، فيمكن العثور على الكتلة الجزيئية النسبية ببساطة عن طريق إضافة الكتل النسبية لهذه الذرات. على سبيل المثال ، يحتوي جزيء الماء (H 2 O) على ذرتين من الهيدروجين مع Ar = 1 وذرة أكسجين واحدة مع Ar = 16. لذلك ، السيد (H 2 O) = 18.

عدد من المواد لها هيكل غير جزيئي، مثل المعادن. في مثل هذه الحالة ، يعتبر وزنها الجزيئي النسبي مساويًا لوزنها الذري النسبي.

في الكيمياء ، كمية مهمة تسمى جزء الشاملعنصر كيميائيفي جزيء أو مادة. يوضح أي جزء من الوزن الجزيئي النسبي يتم حسابه بواسطة عنصر معين. على سبيل المثال ، في الماء ، يمثل الهيدروجين حصتين (نظرًا لوجود ذرتين) ، والأكسجين مقابل 16. أي إذا قمت بخلط الهيدروجين بكتلة 1 كجم والأكسجين بكتلة 8 كجم ، فسوف يتفاعلان بدون بقايا. الكسر الكتلي للهيدروجين هو 2/18 = 1/9 ، وجزء كتلة الأكسجين هو 16/18 = 8/9.

يمكن حساب الكتلة المطلقة لجزيء المادة B بالمعادلة

كتل الذرات والجزيئات المطلقة. وحدة كتلة ذرية. الكتلة الذرية النسبية. الوزن الجزيئي النسبي وحسابه.

المهمة 5. تحديد الكتلة المطلقة (gPsch) لجزيء الماء.

من السهل استبدال الكتل المطلقة للجزيئات من حيث الكتل الجزيئية النسبية (انظر ، 3 ، الفصل الأول). الوزن الجزيئي للغاز الأول هو

احسب الكتلة المطلقة لجزيء واحد من Br3، Oj، NH3، H2SO4، H2O، I2.

بناءً على الكتلة المولية ورقم Avogadro ، يمكن حساب الكتل المطلقة للذرات والجزيئات باستخدام الصيغة التالية:

الإجابة: الكتلة المطلقة لجزيء الماء هي ZX X 10- "g \ u003d 3-10- kg.

عدد الجزيئات في مول واحد من مادة ، يسمى رقم Avogadro ، Nf ، = 6.0240-Yu. بقسمة كتلة مول واحد من أي مادة على رقم Avogadro ، نحصل على الكتلة المطلقة للجزيء بالجرام. على سبيل المثال ، كتلة الجزيء هي Hg 2.016 6.02-10 = 3.35-10 "g. وبالمثل ، تُحسب الكتلة المطلقة للذرة. يبلغ قطر الجزيئات من واحد إلى عشرات الأنجستروم تقريبًا (1 A = 10" سم ).

اعتمادًا على حجم وشكل خلية الوحدة ، وكذلك الأحجام الممكنةوتناظرات الجزيء تحدد عدد الجزيئات التي يمكن أن تناسب خلية وحدة معينة. عند حل هذه المشكلة ، يأخذ المرء دائمًا في الاعتبار القاعدة القائلة بأن الجزيئات متراصة بشكل وثيق في بلورة ، أي أن نتوءات أحد الجزيئات تدخل في المنخفضات لجزيء آخر ، وما إلى ذلك (الشكل 16). وبالتالي ، فإن شكل الخلية الأولية غالبًا ما يجعل من الممكن الحكم عليها الشكل العامالجزيئات. يتم تحديد الكتلة المطلقة للجزيء (الذي من السهل حساب الكتلة الجزيئية منه) بناءً على بيانات حيود الأشعة السينية على النحو التالي

من خلال معرفة رقم Avogadro ، من السهل العثور على الكتلة المطلقة لجسيم من أي مادة. في الواقع ، الكتلة بالجرام من جزيء (ذرة) من مادة ما تساوي الكتلة المولية مقسومة على رقم أفوجادرو. على سبيل المثال ، الكتلة المطلقة لذرة الهيدروجين (الكتلة المولية لذرات الهيدروجين 1.008 جم / مول) تساوي 1.67 - 10 جم تقريبًا. وهي تقريبًا عدة مرات أقل من كتلة الحبيبات الصغيرة ، كم مرة الكتلة من شخص أقل من كتلة الكرة الأرضية كلها ..

بهذه الطريقة ، يمكن حساب الكتل المطلقة لجزيئات وذرات العناصر الأخرى. نظرًا لأن هذه الكميات ضئيلة وغير ملائمة للحسابات ، فإنها تستخدم مفهوم الوزن الذري (الجزيئي) ، الذي يتوافق مع كتلة الذرات (الجزيئات) ، معبرًا عنها بوحدات نسبية. لكل وحدة ذريةالجماهير (صباحا)

عدد الجزيئات في 1 مول من مادة تسمى ثابت أفوجادرو VA هو 6.0220-10. بقسمة كتلة 1 مول من أي مادة على ثابت أفوجادرو ، نحصل على الكتلة المطلقة للجزيء / لي بالجرام. على سبيل المثال ، كتلة الجزيء H 2.016 6.02-10 3 \ u003d 3.35-جم. وبالمثل ، يتم حساب الكتلة المطلقة للذرة. يبلغ قطر الجزيئات حوالي 0.1 إلى 1 نانومتر.

كيفية حساب الكتلة المطلقة للذرات والجزيئات احسب الكتل المطلقة لذرة النحاس وجزيء فوسفيد الهيدروجين.

يمكن التعبير عن الطاقة الحركية e لجزيئين كتلتهما W] و W2 من خلال مشتركهما سرعات مطلقة C و Cr في الفضاء ، ومن خلال مكونات هذه السرعات

حساب الكتل وأحجام الذرات والجزيئات المطلقة

حاصل قسمة الكتلة المطلقة لجزيء مركب أو عنصر على واحد على 12 من الكتلة المطلقة لذرة نظير كربون. مجموع الكتل الذريةكل عناصر الجزيء.

كتل الذرات الأخرى ، وكذلك الجزيئات (يُشار إلى الكتلة الجزيئية المطلقة بواسطة tm) ، تبين أنها صغيرة جدًا ، على سبيل المثال ، كتلة جزيء الماء

حتى قبل ذلك بكثير ، في النصف الثاني من القرن التاسع عشر ، جرت المحاولات الأولى للتعامل مع مسألة الكتلة والحجم المطلق للذرات والجزيئات. على الرغم من أنه من الواضح أنه من المستحيل وزن جزيء واحد ، فقد فتحت النظرية طريقًا آخر ، كان ضروريًا بطريقة ما

وفقًا للصيغة الكيميائية لمادة غازية ، يمكنك تحديد جزء منها الخصائص الكمية تكوين النسبة المئويةالوزن الجزيئي الكثافة ، الكثافة النسبيةالكتلة المطلقة للجزيء لأي غاز.

أسئلة الاختبار. 1. ما هو الوزن الجزيئي للوزن الذري للوزن الجزيئي للكتلة الذرية لجزيء جرام - ذرة جرام - جزيء 2. ما هو الوزن الجزيئي لثاني أكسيد الكربون والكتلة المطلقة لجزيء ثاني أكسيد الكربون ، معبرًا عنه بالجرام أي غاز عند الظروف الطبيعية 5. ما هو رقم أفوجادرو وماذا يساوي 6. طبقًا لصيغة الأسيتيلين CsHa

على سبيل المثال ، الوزن الجزيئي النسبي للماء 18 (تقريبًا) يعني أن جزيء الماء أثقل 18 مرة من 12 جزءًا من الكتلة المطلقة لذرة الكربون.

حدد المفاهيم أ) عنصر ، ذرة ، جزيء ب) مادة بسيطة ومعقدة ج) الكتل الذرية والجزيئية النسبية ، الكتل المطلقة للذرة والجزيء. ما يجب أن يفهمه الجسيم الشرطي UCH

حتى قبل ذلك بكثير ، في النصف الثاني من القرن التاسع عشر ، جرت المحاولات الأولى للتعامل مع مسألة الكتلة والحجم المطلق للذرات والجزيئات. على الرغم من أنه من الواضح أنه من المستحيل وزن جزيء واحد ، فقد فتحت النظرية طريقة أخرى - كان من الضروري بطريقة ما تحديد عدد الجسيمات في مول من الجزيئات أو الذرات - ما يسمى برقم أفوجادرو (La). من المستحيل حساب الجزيئات بشكل مباشر كما هو الحال بالنسبة لوزنها ، لكن رقم Avogadro مضمن في العديد من المعادلات لأقسام الفيزياء المختلفة ، ويمكن حسابه من هذه المعادلات. من الواضح ، إذا تزامنت نتائج هذه الحسابات ، التي يتم إجراؤها بعدة طرق مستقلة ، فيمكن أن يكون هذا بمثابة دليل على صحة القيمة التي تم العثور عليها.

نظرًا لأن الكتل المطلقة للذرات والجزيئات صغيرة ، فعادة ما يتم استخدام الكتل النسبية.

الطاقة الحركية لجزيئين لهما كتل ويمكن التعبير عنها من حيث مكونات السرعة أو من حيث السرعات المطلقة نفسها على النحو التالي

كما تعلم ، الحرارة هي مقياس للطاقة الحركية للجسيمات التي تشكل مادة معينة. لقد وجد أنه عند درجة حرارة أعلى بكثير من درجة الحرارة الصفر المطلق، معدل الطاقة الحركيةتتناسب الجزيئات مع درجة الحرارة المطلقة T. لجزيء كتلته m و متوسط ​​السرعةو

مثال 8 احسب الكتلة المطلقة لجزيء حمض الكبريتيك بالجرام.

تنقسم جميع المركبات قيد الدراسة إلى مجموعة تدريبية تحتوي على جزيئات ذات خصائص معروفة ومجموعة جزيئات يمكن التنبؤ بها. يتم تقسيم مصفوفة التعلم التي تم تحليلها للخاصية المدروسة إلى مجموعتين بديلتين (نشطة - غير نشطة). تمثل النماذج التي تم إنشاؤها معادلات من الشكل المنطقي L = 7 (3) ، حيث L هي النشاط ، (8) هي المجموعة الحاسمة من الميزات (CRF) - مجمع الأجزاء الصيغ الهيكليةومجموعاتها المختلفة ، ما يسمى بالواصفات البنائية الفرعية. يتم إجراء تقييم تأثير الأجزاء ومجموعاتها على النشاط على أساس معامل محتوى المعلومات ، والذي يختلف من ناقص 1 إلى زائد 1. وكلما زاد قيمه مطلقهمحتوى المعلومات ، كلما زاد احتمال تأثير هذه الميزة على الخصائص. علامة زائد تميز تأثير إيجابي، ناقص - سلبي. P هي خوارزمية يتم من خلالها التعرف على خصائص المواد المدروسة. يتم استخدام خوارزميتين في عملية التنبؤ - الهندسة (I) والتصويت (II). يعتمد أولهما على تحديد المسافة في المقياس الإقليدي بين المادة قيد الدراسة والمعيار الافتراضي المحسوب للممتلكات قيد الدراسة. الطريقة الثانية تتضمن تحليل عدد الميزات (الأصوات) في هيكل المركبات ، مع المعلومات الإيجابية والسلبية. تم وصف إجراءات التصميم الجزيئي بمزيد من التفصيل في القسم 5.

الوزن الجزيئي النسبي Mr هو نسبة الكتلة المطلقة لجزيء إلى Vi2 من كتلة ذرة نظير كربون. لاحظ أن الكتل النسبية ، بحكم التعريف ، كميات بلا أبعاد.

فوهة بيكر. يمكن تصنيف الطرق الحركية المختلفة لحل مشكلة فصل النظائر إلى طرق تستخدم الاختلاف في معاملات النقل للجزيئات ذات الكتل المختلفة ، والطرق التي تستخدم حركة خليط منفصل في مجال محتمل. الطريقة الأكثر تميزًا للفئة الثانية هي على وجه التحديد طريقة الطرد المركزي للغاز ، والتي تتطلب ، مع ذلك ، أعمال تطوير رائعة للغاية حتى بالنسبة لإثبات مختبري لقدراتها العظيمة ، بسبب الطبيعة الهندسية غير القياسية المطلقة لأجهزة الطرد المركزي الغازية. اقترح ، على الأرجح من قبل ديراك ، في نفس الوقت تقريبًا مع طريقة الطرد المركزي للغاز ، طريقة فوهة الفصل (فوهات بيكر ، بعد قائد أول عمل تجريبي ناجح)

تتميز ذرات العناصر وجزيئات المواد بكتلة فيزيائية (مطلقة) معينة m ، على سبيل المثال ، كتلة ذرة الهيدروجين H تساوي 1.67 جم ، كتلة جزيء P4 هي 2.06-10 جم ، كتلة ذرة الهيدروجين جزيء H ، 0 هو 2.99-10 جم ، كتلة الجزيء H2804 1.63 K) د الكتل المطلقة لذرات العناصر وجزيئات المواد صغيرة جدًا ، ومن غير المناسب استخدام هذه القيم. لذلك ، تم تقديم مفهوم الكتلة النسبية للذرات والجزيئات.

الوزن الجزيئي النسبي مركب كيميائي- رقم ذري يوضح عدد المرات التي تكون فيها الكتلة المطلقة لجزيء واحد من مركب ذري أكبر من وحدة ذرية للكتلة.

تحديد الكتل المطلقة للذرات (وكذلك كتل الجزيئات وشظاياها) التحليل الطيفي الشامل.

من الأهمية بمكان تحديد الكتلة المطلقة لمحتويات خلية أولية واحدة هيكل بلوري. يمكن قياس أبعاد خلية الوحدة ، إذا لزم الأمر ، بـ جدا دقة عالية(الخطأ أقل من 0.01٪). من الصعب قياس الكثافات ، لكن خطأ القياس الإجمالي يمكن أن يصل إلى 0.1٪ من كتلة خلية الوحدة (بدون الكثير من العمل التجريبي). بالإضافة إلى تحديد الكتلة المطلقة للخلية ، يمكن الحصول على معلومات حول المحتوى المحتمل للخلية من الهياكل البلورية بطريقة أخرى. مجموعة الفضاءالتناظرات وطبيعة وتنوع مواضع العقدة المقبولة المكافئة والمتطلبات الأساسية التي يجب أن تتطابق فيها شدة انعكاسات الأشعة السينية المرصودة ، ضمن الحدود المقبولة ، الشدة المحسوبة للهيكل البلوري المقترح ، كل هذا يعطي قدرًا معينًا من المعلومات التي يجب أن تكون متسقة مع أي صيغة كيميائية. لذلك ، بغض النظر عن وجود جزيئات أخرى ، يجب تضمين 46 جزيء ماء لكل وحدة في أي صيغة. هيكل الخليةهيدرات من النوع الأول. إذا كانت أبعاد خلية الوحدة

رقم أفوجادرو هو عدد الجزيئات في جزيء الجرام لأي مادة. يمكن تحديد هذه القيمة أساليب مختلفة، في حين تم الحصول على النتائج طرق مختلفة، يتزامن ضمن دقة القياس. حاليًا ، تعتبر قيمة رقم Avogadro 6.023-10. رقم أفوجادرو ثابت عالمي ؛ لا يعتمد على طبيعة المادة وطبيعة المادة حالة التجميع. لحساب الكتلة المطلقة للذرة أو الجزيء ، تحتاج إلى قسمة الجرام الذري أو الكتلة الجزيئية الجرام على رقم أفوجادرو. فمثلا،

واحد من أهم الخصائصالمادة هي وزنها الجزيئي. نظرًا لأن الكتل المطلقة للجزيئات صغيرة جدًا ، يتم استخدام الكتل النسبية في الحسابات. عادةً ما يُفهم الوزن الجزيئي لمادة ما على أنه زيادة في كتلة الجزيء مادة معينةإلى 1/12 من كتلة ذرة كربون. تبعا لذلك ، فإن كتل الذرات العناصر الكيميائيةمقارنة أيضًا بـ 1/12 من كتلة ذرة كربون. ثم الكتلة الذرية للكربون هي 12 ، والعناصر الأخرى (المستديرة) الهيدروجين - 1 ، والأكسجين - 16 ، والنيتروجين - 14. يتم تحديد كتلة جزيء مركب كيميائي عن طريق إضافة الكتل الذرية للعناصر التي يتكون منها الجزيء. على سبيل المثال ، الوزن الجزيئي ثاني أكسيد الكربونثاني أكسيد الكربون هو 12 + 2-16 = 44 (ذرة كربون واحدة بكتلة 12 و 2 ذرة أكسجين بكتلة 16). الكتلة الجزيئيةالميثان CH هو 12 + 4-1 = 16. الوزن الجزيئي لبعض الغازات القابلة للاحتراق الأكثر استخدامًا ومنتجات الاحتراق الخاصة بها مبينة في الجدول. 1.1

بالطبع ، الحالتان الثانية والثالثة ليستا مستقرتين تمامًا ، ونتيجة لذلك الحركة الحراريةقد تكون هناك تقلبات حول هذه المواقف أو حتى التناوب. مع ارتفاع درجة الحرارة ، يزداد العدد النسبي للجزيئات في كتلة المادة التي لا تتوافق مع الحالة الأكثر استقرارًا ، ولكن لا يمكن أن يتجاوز عدد الجزيئات في الحالة الأرضية.

لم ير دالتون فرقًا نوعيًا بين الذرات البسيطة والمعقدة ، لذلك لم يتعرف على خطوتين (الذرات والجزيئات) في بنية المادة. بهذا المعنى ، كانت ذرية دالتون خطوة إلى الوراء مقارنة بمفهوم لومونوسوف العنصري. ومع ذلك ، كانت الحبوب المنطقية لعلم ذرات دالتون هي عقيدته عن كتلة الذرات. بالنظر إلى أن الكتل المطلقة للذرات صغيرة للغاية ، اقترح دالتون تحديد الكتل الذرية النسبية. في هذه الحالة ، تم اعتبار كتلة ذرة الهيدروجين ، باعتبارها الأخف وزنًا بين جميع الذرات ، كوحدة واحدة. وهكذا ، لأول مرة ، حدد دالتون الكتلة الذرية لعنصر ما على أنها نسبة كتلة ذرة عنصر معين إلى كتلة ذرة الهيدروجين. كما قام بتجميع الجدول الأول للكتل الذرية المكونة من 14 عنصرًا. لعبت عقيدة دالتون عن الكتل الذرية دورًا لا يقدر بثمن في تحويل الكيمياء إلى علم علمي وفي الاكتشاف. القانون الدوري. لهذا

من الضروري التمييز بين مفاهيم الكتلة المطلقة للجزيء وجزيء الجرام. إذن ، 10 جرامات من جزيئات الماء تساوي 18 × 10 \ u003d 180 جم ، أي تقريبًا كوب ماء ، و 10 جزيئات ماء هي كمية ضئيلة لا يمكن وزنها.

ما هي الجزيئية. كتلة من الكتلة المطلقة لثاني أكسيد الكربون لجزيء ثاني أكسيد الكربون ، معبراً عنها بالأعداد الأولية

على أساس التجارب التي تم إجراؤها ، تم إنشاء علاقة واضحة بين الكتلة المطلقة لجزيئات الأحماض الأمينية المنتشرة وأوزانها الجزيئية.

انظر الصفحات حيث تم ذكر المصطلح الكتلة المطلقة للجزيء:                      الأساسيات كيمياء عامةالمجلد 2 الإصدار 3 (1973) - [

إحدى الخصائص الأساسية للذرات هي كتلتها. الكتلة المطلقة (الحقيقية) للذرة- صغير للغاية. من المستحيل وزن الذرات على الميزان ، لأن مثل هذه المقاييس الدقيقة غير موجودة. تم تحديد كتلهم من خلال الحسابات.

على سبيل المثال ، كتلة ذرة هيدروجين واحدة هي 0.000.000.000.000.000.000.000.000.001.663 جرام!كتلة ذرة اليورانيوم ، وهي واحدة من أثقل الذرات ، تقارب 0.000.000.000.000.000.000.000 4 جرامات.

القيمة الدقيقة لكتلة ذرة اليورانيوم هي 3.952 × 10-22 جم ، وذرة الهيدروجين ، الأخف وزنًا بين جميع الذرات ، هي 1.673 × 10 × 24 جم.

من غير الملائم إجراء حسابات بأرقام صغيرة. لذلك ، بدلاً من الكتل المطلقة للذرات ، يتم استخدام كتلها النسبية.

الكتلة الذرية النسبية

يمكن الحكم على كتلة أي ذرة بمقارنتها بكتلة ذرة أخرى (لإيجاد نسبة كتلها). منذ تحديد الكتل الذرية النسبية للعناصر ، تم استخدام ذرات مختلفة كمقارنة. في وقت من الأوقات ، كانت ذرات الهيدروجين والأكسجين هي المعايير الأصلية للمقارنة.

تم تبني مقياس موحد للكتل الذرية النسبية ووحدة جديدة للكتلة الذرية المؤتمر الدولي للفيزيائيين (1960) وتوحيده من قبل المؤتمر الدولي للكيميائيين (1961).

حتى الآن ، معيار المقارنة هو 1/12 من كتلة ذرة كربون. القيمة المعطاةتسمى وحدة الكتلة الذرية ، والمختصرة a.u.m

وحدة الكتلة الذرية (amu) - كتلة 1/12 من ذرة كربون

دعونا نقارن عدد المرات التي تختلف فيها الكتلة المطلقة لذرة الهيدروجين واليورانيوم 1 amu ، لهذا نقسم هذه الأرقام واحدة تلو الأخرى:

القيم التي تم الحصول عليها في الحسابات والكتل الذرية النسبية للعناصر - نسبيًا 1/12 من كتلة ذرة كربون.

إذن ، الكتلة الذرية النسبية للهيدروجين تساوي تقريبًا 1 واليورانيوم - 238.لاحظ أن الكتلة الذرية النسبية لا تحتوي على وحدات ، حيث يتم إلغاء وحدات الكتلة المطلقة (جرام) عند القسمة.

يشار إلى الكتل الذرية النسبية لجميع العناصر في الجدول الدوري للعناصر الكيميائية بواسطة D.I. مندليف. الرمز المستخدم لتمثيل الكتلة الذرية النسبية هو Ar (الحرف r هو اختصار لكلمة قريب ،وهو ما يعني نسبي).

تُستخدم قيم الكتل الذرية النسبية للعناصر في العديد من العمليات الحسابية.كقاعدة عامة ، يتم تقريب القيم الواردة في النظام الدوري إلى أعداد صحيحة. لاحظ أن العناصر الموجودة في الجدول الدوري مدرجة بترتيب زيادة الكتل الذرية النسبية.

على سبيل المثال ، باستخدام النظام الدوري ، نحدد الكتل الذرية النسبية لعدد من العناصر:

Ar (O) = 16 ؛ ع (نا) = 23 ؛ Ar (P) = 31.
تُكتب الكتلة الذرية النسبية للكلور عادةً بالصيغة 35.5!
Ar (Cl) = 35.5

• الكتل الذرية النسبية تتناسب مع الكتل المطلقة للذرات
• المعيار لتحديد الكتلة الذرية النسبية هو 1/12 من كتلة ذرة الكربون
• 1 amu = 1.662 ∙ 10−24 جم
• يتم الإشارة إلى الكتلة الذرية النسبية بواسطة Ar
• بالنسبة للحسابات ، يتم تقريب قيم الكتل الذرية النسبية إلى أعداد صحيحة ، باستثناء الكلور ، حيث Ar = 35.5
• الكتلة الذرية النسبية ليس لها وحدات

الكتلة الذريةهو مجموع كتل كل البروتونات والنيوترونات والإلكترونات التي تتكون منها الذرة أو الجزيء. بالمقارنة مع البروتونات والنيوترونات ، فإن كتلة الإلكترونات صغيرة جدًا ، لذلك لا يتم أخذها في الاعتبار في الحسابات. على الرغم من أن هذا غير صحيح من وجهة نظر رسمية ، إلا أنه غالبًا ما يكون كذلك هذا المصطلحتستخدم للدلالة على متوسط ​​الكتلة الذرية لجميع نظائر العنصر. في الواقع ، هذه هي الكتلة الذرية النسبية ، وتسمى أيضًا الوزن الذريعنصر. الوزن الذري هو متوسط ​​الكتل الذرية لجميع نظائر عنصر ما بشكل طبيعي. يجب على الكيميائيين التمييز بين هذين النوعين من الكتلة الذرية عند القيام بعملهم - يمكن أن تؤدي القيمة غير الصحيحة للكتلة الذرية ، على سبيل المثال ، إلى نتيجة غير صحيحة لمنتج التفاعل.

خطوات

إيجاد الكتلة الذرية وفقًا للجدول الدوري للعناصر

تعلم كيف تكتب الكتلة الذرية.يمكن التعبير عن الكتلة الذرية ، أي كتلة ذرة أو جزيء معين ، بوحدات SI القياسية - جرام ، كيلوجرام ، وما إلى ذلك. ومع ذلك ، نظرًا لحقيقة أن الكتل الذرية التي يتم التعبير عنها في هذه الوحدات صغيرة للغاية ، فغالبًا ما تتم كتابتها في وحدات كتلة ذرية موحدة ، أو a.u.m. باختصار. هي وحدات الكتلة الذرية. وحدة كتلة ذرية واحدة تساوي 1/12 كتلة نظير الكربون 12 القياسي.

• وحدة الكتلة الذرية تميز الكتلة مول واحد من العنصر المحدد بالجرام. هذه القيمة مفيدة جدًا في الحسابات العملية ، حيث يمكن استخدامها بسهولة لتحويل كتلة عدد معين من ذرات أو جزيئات مادة معينة إلى مولات ، والعكس صحيح.

1. أوجد الكتلة الذرية بوحدة الجدول الدوريمندليف.تحتوي معظم الجداول الدورية القياسية على الكتل الذرية (الأوزان الذرية) لكل عنصر. كقاعدة عامة ، يتم إعطاؤهم كرقم في أسفل الخلية مع العنصر ، أسفل الأحرف التي تشير إلى العنصر الكيميائي. هذا ليس عادةً عددًا صحيحًا ، ولكنه رقم عشري.

   تذكر أن الجدول الدوري يوضح متوسط ​​الكتل الذرية للعناصر.كما ذكرنا سابقًا ، فإن الكتل الذرية النسبية المعطاة لكل عنصر في النظام الدوري، هي القيم المتوسطة لكتل ​​جميع نظائر الذرة. هذه القيمة المتوسطة ذات قيمة للعديد من الأغراض العملية: على سبيل المثال ، يتم استخدامها في حساب الكتلة المولية للجزيئات التي تتكون من عدة ذرات. ومع ذلك ، عندما تتعامل مع ذرات منفردة ، فإن هذه القيمة لا تكفي عادة.

   • نظرًا لأن متوسط ​​الكتلة الذرية هو متوسط ​​عدد من النظائر ، فإن القيمة الواردة في الجدول الدوري ليست كذلك دقيققيمة الكتلة الذرية لأي ذرة مفردة.
   • يجب حساب الكتل الذرية للذرات الفردية مع الأخذ في الاعتبار العدد الدقيق للبروتونات والنيوترونات في ذرة واحدة.

حساب الكتلة الذرية لذرة مفردة

1. أوجد العدد الذري لعنصر معين أو نظيره.العدد الذري هو عدد البروتونات في ذرات العنصر ولا يتغير أبدًا. على سبيل المثال ، كل ذرات الهيدروجين و فقطلديهم بروتون واحد. يحتوي الصوديوم على عدد ذري ​​قدره 11 لأنه يحتوي على أحد عشر بروتونًا ، بينما يحتوي الأكسجين على عدد ذري ​​قدره ثمانية لأنه يحتوي على ثمانية بروتونات. يمكنك العثور على العدد الذري لأي عنصر في الجدول الدوري لمندليف - في جميع إصداراته القياسية تقريبًا ، يُشار إلى هذا الرقم أعلى التعيين الحرفي للعنصر الكيميائي. العدد الذري دائمًا عدد صحيح موجب.

   • لنفترض أننا مهتمون بذرة كربون. يوجد دائمًا ستة بروتونات في ذرات الكربون ، لذلك نعلم أن عددها الذري هو 6. بالإضافة إلى ذلك ، نرى أنه في الجدول الدوري ، أعلى الخلية التي بها الكربون (C) هو الرقم "6" ، مما يشير إلى أن عدد الكربون الذري هو ستة.
   • لاحظ أن العدد الذري لعنصر ما لا يرتبط بشكل فريد بكتلته الذرية النسبية في الجدول الدوري. على الرغم من أنه ، خاصة بالنسبة للعناصر الموجودة أعلى الجدول ، قد يبدو أن الكتلة الذرية لعنصر ما هي ضعف الكتلة الذرية العدد الذري، لا يتم حسابها أبدًا بضرب العدد الذري في اثنين.

2. أوجد عدد النيوترونات في النواة.يمكن أن يختلف عدد النيوترونات باختلاف ذرات نفس العنصر. عندما تمتلك ذرتان من نفس العنصر بنفس عدد البروتونات كمية مختلفةالنيوترونات هي نظائر مختلفة لهذا العنصر. على عكس عدد البروتونات ، الذي لا يتغير أبدًا ، يمكن أن يتغير عدد النيوترونات في ذرات عنصر معين غالبًا ، لذلك يُكتب متوسط ​​الكتلة الذرية لعنصر ما ككسر عشري بين عددين صحيحين متجاورين.

   اجمع عدد البروتونات والنيوترونات.ستكون هذه هي الكتلة الذرية لهذه الذرة. تجاهل عدد الإلكترونات التي تحيط بالنواة - كتلتها الكلية صغيرة للغاية ، لذلك ليس لها تأثير يذكر على حساباتك.

حساب الكتلة الذرية النسبية (الوزن الذري) لعنصر

1. تحديد النظائر الموجودة في العينة.غالبًا ما يحدد الكيميائيون نسبة النظائر في عينة معينة باستخدام أداة خاصة تسمى مطياف الكتلة. ومع ذلك ، أثناء التدريب ، سيتم توفير هذه البيانات لك في ظروف المهام والرقابة وما إلى ذلك في شكل قيم مأخوذة من المؤلفات العلمية.

   • في حالتنا ، لنفترض أننا نتعامل مع نظيرين: كربون -12 وكربون -13.

2. تحديد الوفرة النسبية لكل نظير في العينة.لكل عنصر نظائر مختلفةيجتمع في بنسب مختلفة. يتم التعبير عن هذه النسب دائمًا كنسبة مئوية. بعض النظائر شائعة جدًا ، في حين أن البعض الآخر نادر جدًا - وأحيانًا نادر جدًا بحيث يصعب اكتشافه. يمكن تحديد هذه القيم باستخدام مقياس الطيف الكتلي أو العثور عليها في كتاب مرجعي.

   • افترض أن تركيز الكربون -12 هو 99٪ وأن الكربون -13 هو 1٪. نظائر الكربون الأخرى حقًاموجودة ، ولكن بكميات صغيرة جدًا هذه القضيةيمكن إهمالهم.

3. اضرب الكتلة الذرية لكل نظير في تركيزه في العينة.اضرب الكتلة الذرية لكل نظير في نظيره النسبة المئوية(معبرًا عنه في صورة رقم عشري). لتحويل النسب المئوية إلى عدد عشري، فقط قسّمهم على 100. يجب أن تضيف التركيزات الناتجة دائمًا ما يصل إلى 1.

   • تحتوي عينتنا على كربون -12 وكربون -13. إذا كان الكربون -12 يمثل 99٪ من العينة والكربون -13 يمثل 1٪ ، فاضرب 12 (الكتلة الذرية للكربون -12) في 0.99 و 13 (الكتلة الذرية للكربون -13) في 0.01.
   • الكتيبات تعطي النسب المئوية، بناءً على الكميات المعروفة لجميع نظائر العنصر. تتضمن معظم كتب الكيمياء المدرسية هذه المعلومات في جدول في نهاية الكتاب. بالنسبة للعينة قيد الدراسة ، يمكن أيضًا تحديد التركيزات النسبية للنظائر باستخدام مطياف الكتلة.

4. اجمع النتائج.اجمع نتائج الضرب التي حصلت عليها في الخطوة السابقة. كنتيجة لهذه العملية ، ستجد الكتلة الذرية النسبية للعنصر - متوسط ​​قيمة الكتل الذرية لنظائر العنصر المعني. عندما يتم اعتبار عنصر ما ككل ، وليس نظيرًا معينًا لعنصر معين ، يتم استخدام هذه القيمة.

   • في مثالنا ، 12 × 0.99 = 11.88 للكربون -12 ، و 13 × 0.01 = 0.13 للكربون -13. الكتلة الذرية النسبية في حالتنا هي 11.88 + 0.13 = 12,01 .

• بعض النظائر أقل استقرارًا من نظائرها الأخرى: فهي تتحلل إلى ذرات عناصر تحتوي على عدد أقل من البروتونات والنيوترونات في النواة ، وتطلق الجزيئات التي تتكون منها نواة ذرية. تسمى هذه النظائر المشعة.

لقياس كتلة الذرة ، يتم استخدام الكتلة الذرية النسبية ، والتي يتم التعبير عنها بوحدات الكتلة الذرية (amu). الكتلة الجزيئية النسبية هي مجموع الكتل الذرية النسبية للمواد.

المفاهيم

لفهم ماهية الكتلة الذرية النسبية في الكيمياء ، يجب أن نفهم أن الكتلة المطلقة للذرة أصغر من أن يتم التعبير عنها بالجرام ، وحتى بالكيلوجرامات. لذلك ، في الكيمياء الحديثة 1/12 من كتلة الكربون تؤخذ كوحدة كتلة ذرية (amu). الكتلة الذرية النسبية تساوي نسبة الكتلة المطلقة إلى 1/12 من الكتلة المطلقة للكربون. بعبارات أخرى الكتلة النسبيةيعكس عدد المرات التي تزيد فيها كتلة ذرة مادة معينة عن 1/12 من كتلة ذرة كربون. على سبيل المثال ، الكتلة النسبية للنيتروجين هي 14 ، أي تحتوي ذرة النيتروجين على 14 أ. م أو 14 مرة أكثر من 1/12 من ذرة كربون.

أرز. 1. الذرات والجزيئات.

من بين جميع العناصر ، الهيدروجين هو الأخف وزنا ، كتلته 1 وحدة. أثقل ذرات كتلة 300 amu. تأكل.

الوزن الجزيئي - قيمة توضح عدد المرات التي تزيد فيها كتلة الجزيء عن 1/12 من كتلة الكربون. أعرب أيضا في. ه.م.تتكون كتلة الجزيء من كتلة الذرات ، لذلك ، لحساب الكتلة الجزيئية النسبية ، من الضروري إضافة كتل ذرات المادة. على سبيل المثال ، الوزن الجزيئي النسبي للماء هو 18. هذه القيمة هي مجموع الكتل الذرية النسبية لذرتين من الهيدروجين (2) وذرة أكسجين واحدة (16).

أرز. 2. الكربون في الجدول الدوري.

كما ترى ، فإن هذين المفهومين لهما عدة خصائص مشتركة:

• إن الكتل الذرية والجزيئية النسبية لمادة ما هي كميات بلا أبعاد ؛
• يُرمز إلى الكتلة الذرية النسبية A r ، الكتلة الجزيئية - M r ؛
• وحدة القياس هي نفسها في كلتا الحالتين - أ. تأكل.

تتطابق الكتلة المولية والجزيئية عدديًا ، لكنهما يختلفان في الأبعاد. الكتلة الموليةهي نسبة كتلة المادة إلى عدد المولات. إنه يعكس كتلة الخلد الواحد ، والتي يساوي الرقمأفوجادرو ، أي 6.02 ⋅ 10 23. على سبيل المثال ، يزن 1 مول من الماء 18 جم / مول ، و M r (H 2 O) = 18 أ. إم (18 مرة أثقل من وحدة كتلة ذرية واحدة).

كيفية حساب

للتعبير عن الكتلة الذرية النسبية رياضيًا ، يجب تحديد أن نصف جزء من الكربون أو وحدة كتلة ذرية واحدة تساوي 1.66 × 10 × 24 جم. لذلك ، فإن صيغة الكتلة الذرية النسبية هي كما يلي:

أ ص (س) = م أ (س) / 1.66⋅10 24 ،

حيث م ا هي الكتلة الذرية المطلقة للمادة.

يُشار إلى الكتلة الذرية النسبية للعناصر الكيميائية في الجدول الدوري لمندليف ، لذلك لا يلزم حسابها بشكل مستقل عند حل المشكلات. عادة ما يتم تقريب الكتل الذرية النسبية إلى أعداد صحيحة. الاستثناء هو الكلور. كتلة ذراته 35.5.

تجدر الإشارة إلى أنه عند حساب الكتلة الذرية النسبية للعناصر التي تحتوي على نظائر ، يتم أخذ متوسط ​​قيمتها في الاعتبار. يتم حساب الكتلة الذرية في هذه الحالة على النحو التالي:

أ ص = A r ، أنا n أنا ،

حيث A r ، i هي الكتلة الذرية النسبية للنظائر ، n i هي محتوى النظائر في الخلائط الطبيعية.

على سبيل المثال ، يحتوي الأكسجين على ثلاثة نظائر - 16 O ، 17 O ، 18 O. كتلتها النسبية هي 15.995 ، 16.999 ، 17.999 ، ومحتواها في الخلائط الطبيعية 99.759٪ ، 0.037٪ ، 0.204٪ على التوالي. بقسمة النسب المئوية على 100 واستبدال القيم ، نحصل على:

أ ص = 15.995 0.99759 + 16.999 ∙ 0.00037 + 17.999 ∙ 0.00204 = 15.999 وحدة دولية

بالرجوع إلى الجدول الدوري ، من السهل العثور على هذه القيمة في خلية أكسجين.

أرز. 3. الجدول الدوري.

الوزن الجزيئي النسبي - مجموع كتل ذرات المادة:

تؤخذ مؤشرات الرموز في الاعتبار عند تحديد قيمة الوزن الجزيئي النسبي. على سبيل المثال ، حساب كتلة H 2 CO 3 هو كما يلي:

م ص \ u003d 1 ∙ 2 + 12 + 16 ∙ 3 \ u003d 62 أ. تأكل.

معرفة الوزن الجزيئي النسبي ، يمكن للمرء حساب الكثافة النسبية لغاز واحد من الثاني ، أي تحديد عدد المرات مادة غازيةأثقل من الثانية. لهذا ، يتم استخدام المعادلة D (y) x \ u003d M r (x) / M r (y).

ماذا تعلمنا؟

من درس الصف الثامن ، تعلمنا عن الكتلة الذرية والجزيئية النسبية. وحدة الكتلة الذرية النسبية هي 1/12 من كتلة الكربون ، وتساوي 1.66⋅10 24 جم. لحساب الكتلة ، من الضروري قسمة الكتلة الذرية المطلقة للمادة على وحدة الكتلة الذرية (a.m.u.) . يشار إلى قيمة الكتلة الذرية النسبية في النظام الدوري لمندليف في كل خلية من العنصر. الوزن الجزيئي للمادة هو مجموع الكتل الذرية النسبية للعناصر.

اختبار الموضوع

تقييم التقرير

متوسط ​​تقييم: 4.6 إجمالي التقييمات المستلمة: 190.