Относительная атомная масса. Относительная молекулярная масса

 

Абсолютная атомная масса (m_a) – это масса атома, выраженная в килограммах (г.)

Массы атомов очень малы: m_a (Н) = 1,67·10^-27 кг

m_a (О) = 26,67·10^-27 кг

m_a (С) = 19,93·10^-27 кг

Относительная атомная масса (А_r) – это число, которое показывает, во сколько раз масса данного атома больше 1/12 массы атома углерода.

1/12 часть массы атома углерода называется атомной единицей массы (а.е.м.)

1 а.е.м. = m_a(С)/12 = 19,93·10^-27/12 = 1,66·10^-27 кг

Относительную атомную массу элемента Х можно вычислить по формуле:

А_r (Х) = m_a(Х)/1 а.е.м.

А_r (Н) = m_a(Н)/ 1 а.е.м. = 1,67·10^-27/1,66·10^-27 = 1

А_r (О) = m_a(О)/ 1 а.е.м. = 26,67·10^-27/1,66·10^-27 = 16

А_r (С) = m_a(С)/ 1 а.е.м. = 19,93·10^-27/1,66·10^-27 = 12

Относительная молекулярная масс а (М_r) – это число которое показывает, во сколько раз масса молекулы этого вещества больше атомной единицы массы.

 

Задачи

 

1. Чему равна абсолютная масса атома серы, если относительная атомная масса серы равна 32?

Дано:

А_r (S) = 32

Найти:

m_a(S) -?

Решение:

А_r (Х) = m_a(Х)/1 а.е.м.;

А_r (S) = m_a(S)/1 а.е.м. Отсюда находим m_a(S) = А_r (S) · 1 а.е.м. = 32 · 1,66·10^-27 =

53,12 · 10^-27 кг.

2. Чему равна абсолютная масса атома: а) золота, б) кальция, в) меди?

a) Дано:

А_r (Аu) = 197

Найти:

m_a(Аu) -?

Решение:

А_r (Х) = m_a(Х)/1 а.е.м.;

А_r (Аu) = m_a(Аu)/1 а.е.м. Отсюда находим m_a(Аu) = А_r (Аu) · 1 а.е.м. =

197 · 1,66·10^-27 = 327· 10^-27 кг. = 3,27· 10^-25 кг.

 

Химические формулы

Химическая формула – отражает состав (структуру) химического соединения или простого вещества. Существует несколько типов химических формул.

Молекулярная формула – указывает число атомов каждого элемента в молекуле.

Эмпирическая формула – указывает простейшие соотношения между числом атомов разных элементов в веществе.

Структурная формула – указывает порядок соединения атомов в молекуле и число связей между атомами.

S-S-S-S

| |

S-S-S-S

Оксид серы (4)

SO₂

SO₂

O=S=O

Пероксид водорода

H₂O₂

HO

H-O-O-H

Химическая реакция – превращение веществ, сопровождающееся изменением их состава и (или) строения.

Химическое уравнение – запись химической реакции с помощью формул реагентов и продуктов с расстановкой стехиометрических коэффициентов.

 

Типы химических реакций

 

1. Реакции разложения:

2КМnO₄ = К₂МnO₄ + МnO₂ + O₂

2. Реакции соединения:

2Са + О₂ = 2СаО

3. Реакции замещения:

2К + 2НСl = 2КСl + H₂

4. Реакции обмена:

НСl + NaOH = NaCl + H₂O

 

Моль. Молярная масса

 

Количество вещества – это физико-химическая величина, которая показывает число структурных единиц (молекул, атомов, ионов и др.), образующих это вещество. Единицей количества вещества является моль. (γ)

Моль – это количество вещества, которое содержит столько структурных единиц, сколько атомов содержится в 12 г. вещества углерода. Один моль любого вещества содержит 6,02·10²³ молекул или атомов. Это число называют числом Авогадро (N_a).

Масса одного моля вещества называется молярной массой (М). Выражается молярная масса в кг/моль или г/моль. Молярная масса равна отношению массы вещества к его количеству: М = m\ γ

Молярная масса численно равна относительной молекулярной массе.

Задачи

Определите массу: а) 0,1 моль Н₂; б) 20 моль Аl, в) 5 моль СО₂ ; г) 2,5 моль NaOH

а) Дано:

0,1 моль Н₂

Найти: m -?

Решение:

Исходя из формулы М = m\ γ определим массу: m = М· γ = М(Н₂)· γ = 2 · 0.1 =

= 0,2 г.

б) Дано:

20 моль Аl,

Найти: m -?

Решение:

Исходя из формулы М = m\ γ определим массу: m = М· γ = М(Аl)· γ = 27 · 20 =

= 540 г.

 

Основные законы химии

 

1. Закон сохранения массы (М.Ломоносов, 1748 г., А.Лавуазье, 1789 г.) – масса всех веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе всех продуктов реакции. Закон сохранения массы не выполняется в ядерных реакциях.

Пример:

2Na + S = Na₂ S

γ 2 моль 1 моль 1 моль

М 23 г/моль 32 г/моль 78 г/моль

m 46 г 32 г 78 г

46 + 32 = 78 г.

 

2. Периодический закон (Д.И.Менделеев, 1869 г.) – свойства простых веществ, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от заряда ядра элемента.

Периодическая таблица – графическое изображение периодического закона. Она состоит из семи периодов и восьми групп.

Современная периодическая система содержит 118 химических элементов, каждый из которых занимает определенное место (клетку) и имеет свой порядковый номер.

3. Закон постоянства состава (Ж.Пруст, 1808 г.) – все индивидуальные вещества имеют постоянный качественный и количественный состав, независимо от способа их получения.

Поэтому каждое вещество имеет свою химическую формулу. По формуле вещества можно рассчитать массовую долю каждого химического элемента, который входит в состав вещества.

Массовая доля элемента в данном веществе – это отношение относительной атомной массы данного элемента, умноженной на число его атомов в молекуле, к относительной молекулярной массе вещества.

W(X) = А_r (Х) · n/ M_r

Массовые доли выражаются в процентах или в долях единицы.

Пример: рассчитаем массовые доли водорода и кислорода в воде

W(Н) = А_r (Н) · 2/ M_r (Н₂ О) = 1·2/18 = 0,11 или 11%

W(О) = А_r (О) · 1/ M_r (Н₂ О) = 1·16/18 = 0,89 или 89%

 

4. Закон Авогадро (1811 г.) – в равных объемах газов при постоянных температуре и давлении содержится одинаковое число молекул. Объемы газов прямо пропорциональны их количествам:

γ₁/ γ₂ = V₁/ V₂

 

 

Задачи

Сколько молей составляют и сколько молекул содержит: а) 11 г углекислого газа (СО₂); б) 24 г хлороводорода (НСl); в) 30 г. сернистого газа (SO₂) -?

а) Дано:

m (СО₂) = 11 г.

Найти: γ -?

N -?

Решение: Исходя из формулы М = m\ γ определим количество моль – γ = m\ М = 11/(12 + 16·2) = 0,25 моль. В одном моле содержится 6,02 · 10²³ молекул, следовательно в 0,25 моле: 6,02· 10²³ · 0,25 = 1,53· 10²³ молекул.

 

Вещества органические и неорганические

 

1. Первоначальная классификация веществ

 

l₂ O₃

Каменная соль – NaCl

Кварц – SiO₂

Глюкоза – С₆ Н₁₂ О₆

Щавелевая кислота СООН

|

СООН

Жиры

 

Основоположником органической химии, т.е. химии, которая бы занималась изучением веществ, синтезируемых в растениях и животных был немецкий химик Берцелиус (1807 г.) Ошибкой Берцелиуса было утверждение о том, что органические вещества нельзя получить искусственным путем.

До 20-х годов 19 века это утверждение Берцелиуса о невозможности синтезировать органические вещества в лаборатории поддерживалось многими учеными. Предполагалось, что органические вещества образуются только в живой природе при участии особой «жизненной силы» Учение о жизненной силе называется «витализмом».

В 1824 г. ученик Берцелиуса – Велер синтезировал щавелевую кислоту

В 1828 г. Велер синтезирует мочевину- СО(NH₂)₂

В 1845 г. Кольбе синтезирует уксусную кислоту – СН₃СООН

В 1851 г. Бертло синтезировал жиры

В 1861 г. Бутлеров синтезировал один из углеводов (сахаристые вещества)

2. Современная классификации веществ

Органическая химия – это химия соединений углерода.

Однако некоторые соединения углерода (оксиды СО и СО_2, угольная кислота и ее соли – также содержат углерод. Поэтому дают следующее определение органической химии:

Органическая химия – это химия углеводородов и их производных.

Углеводороды (УВ) – это простейшие органические вещества, молекулы которых состоят из атомов, только двух элементов: С и Н. Например: СН₄, С₂Н₆ и т.д.

Производные УВ – это продукты замещения атомов «Н» в молекулах УВ на другие атомы или группы атомов. Например:

СН₄ → СН₃Сl

С₂Н₆ → С₂Н₅F

Принципиального отличия между органическими и неорганическими веществами нет.

В настоящее время известно более 15 млн. органических соединений.

 

3. Дальнейшее развитие органической химии

Дальнейшее развитие науки требовало создания новой, более прогрессивной теории. В создание такой теории органической химии внесли свой вклад ученые нескольких стран — в первую очередь русский ученый А. М. Бутлеров, шотландец Купер и крупнейший немецкий химик Кекуле.

Кекуле (одновременно с его соотечественником Кольбе) установил четырех валентность углерода и (одновременно с Купером) развил идею о способности углеродных атомов соединяться в длинные цепи. в химических соединениях с помощью черточек. Начиная с 1858 г. А. М. Бутлеров развивает и экспериментально обосновывает теорию химического строения. А. М. Бутлеров исходил из материалистических представлений, основанных на атомистическом учении М. В. Ломоносова и Дальтона. Сущность этой теории сводится к следующим основным положениям.

1. Химическая природа каждой сложной молекулы определяется природой составляющих ее атомов, их количеством и химическим строением.

2. Химическое строение — это определенный порядок в чередовании в молекуле атомов, во взаимодействии, взаимном влиянии атомов друг на друга (как соседних, так и через другие атомы).

3. Химическое строение веществ определяет их физические и химические свойства.

4. Изучение свойств веществ позволяет определить их химическое строение.

В отличие от ранее существовавших теорий теория химического строения позволяла классифицировать весь накопившийся и новый экспериментальный материал и, что самое важное, предсказывать возможное число органических соединений определенного состава и вероятные пути их синтеза, т. е. допускала экспериментальную проверку. Она стала общей теорией органической химии как науки.

В 70-х годах XIX в. теория строения дополнилась теорией пространственного расположения атомов в молекулах — стереохимической теорией (Вант-Гофф, Лебедь). Создание теории химического строения способствовало бурному развитию органической химии и в последней четверти XIX в. она приняла современный облик. Уже в конце XIX в. синтетический метод органической химии стал проникать в химическую промышленность. Возникают производства синтетических красителей, взрывчатых веществ, медикаментов. Сырьевую базу для них дает коксохимическая промышленность: необходимые для этих производств органические вещества получают преимущественно из каменноугольной смолы и продуктов ее переработки. Развитие промышленности в свою очередь стимулировало научные исследования.

 

 

Классификация неорганических веществ – оксиды, кислоты, соли, основания

 

В настоящее время известно более 100 тысяч неорганических веществ. Все неорганические вещества можно разделить на классы. Каждый класс объединяет вещества, сходные по составу и по свойствам.

Важнейшими классами сложных неорганических веществ являются: оксиды, основания, кислоты, соли.

Оксиды – это соединения двух элементов, одним из которых является кислород. Общая формула оксидов: Э_х О_У

х – это число атомов элемента, у – число атомов кислорода.

Примеры оксидов: NO, CaO, SO₃ и т.д.

 

Оксиды классифицируются в зависимости от того, каким элементом они образованы:

 

ОКСИДЫ

 

О