Атомная единица массы. Число Авогадро

Молярная масса и число Авогадро.

Моля́рная ма́сса вещества — масса одного моля вещества. Для отдельных химических элементов молярной массой является масса одного моля отдельных атомов этого элемента. В этом случае молярная масса элемента, выраженная в г/моль, численно совпадает с массой атома элемента, выраженной в а.е.м. (атомная единица массы). Однако надо чётко представлять разницу между молярной массой и молекулярной массой, понимая, что они равны лишь численно и отличаются по размерности. [1]

Молярные массы сложных молекул можно определить, суммируя молярные массы входящих в них элементов.

Например, молярная масса воды (H2O) есть MH2O = 2 MH +MO = 2·1+16 = 18 (г/моль).

Стоит отметить, что, например, молярная масса кислорода как элемента = 16 (г/моль), а в газообразном состоянии (O2) = 32 (г/моль).

Число́ Авога́дро, конста́нта Авогадро — физическая константа, численно равная количеству специфицированных структурных единиц (атомов, молекул, ионов, электронов или любых других частиц) в 1 моле вещества. Определяется как количество атомов в 12 граммах (точно) чистого изотопа углерода-12. Обозначается обычно как NA, реже как L [1] .

Значение числа Авогадро, рекомендованное CODATA в 2010 году [2] :

NA = 6,022 141 29(27)·10 23 моль −1 .

В начале 2011 года опубликованы [3] (но официально пока не приняты) ещё более точные измерения числа Авогадро: NA = 6,022 140 78(18)·10 23 моль −1 .

Моль — количество вещества, которое содержит NA структурных элементов (то есть столько же, сколько атомов содержится в 12 г 12 С), причём структурными элементами обычно являются атомы, молекулы, ионы и др. Масса 1 моля вещества (молярная масса), выраженная в граммах, численно равна его молекулярной массе, выраженной в атомных единицах массы. Так, 1 моль натрияимеет массу 22,9898 г и содержит примерно 6,02·10 23 атомов; 1 моль фторида кальция CaF2 имеет массу (40,08 + 2×18,998) = 78,076 г и содержит 6,02·10 23 молекул, как и 1 моль тетрахлорида углерода CCl4, масса которого равна (12,011 + 4×35,453) = 153,823 г и т. п.

Броуновское движение.

Бро́уновское движе́ние —беспорядочное движение микроскопических видимых, взвешенных в жидкости или газе частиц твердого вещества, вызываемое тепловым движением частиц жидкости или газа. Броуновское движение никогда не прекращается. Броуновское движение связано с тепловым движением, но не следует смешивать эти понятия. Броуновское движение является следствием и свидетельством существования теплового движения.

Броуновское движение — наиболее наглядное экспериментальное подтверждение представлений молекулярно-кинетической теории о хаотическом тепловом движении атомов и молекул. Если промежуток наблюдения достаточно велик, чтобы силы, действующие на частицу со стороны молекул среды, много раз меняли своё направление, то средний квадрат проекции её смещения на какую-либо ось (в отсутствие других внешних сил) пропорционален времени.

Смотри вопрос 1.

109.201.137.33 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Читать еще:  Что означает змея по гороскопу. Змея

Атомная единица массы. Число Авогадро

Вещество состоит из молекул. Под молекулой мы будем понимать наименьшую частицу данного вещества, сохраняющую химические свойства данного вещества.

Читатель: А в каких единицах измеряется масса молекул?

Автор: Массу молекулы можно измерять в любых единицах массы, например в тоннах, но поскольку массы молекул очень малы:

10 –23 г, то для удобства ввели специальную единицу – атомную единицу массы (а.е.м.).

Атомной единицей массы называется величина, равная -й массы атома углерода 6С 12 .

Запись 6С 12 означает: атом углерода, имеющий массу 12 а.е.м. и заряд ядра – 6 элементарных зарядов. Аналогично, 92U 235 – атом урана массой 235 а.е.м. и зарядом ядра 92 элементарных заряда, 8О 16 – атом кислорода массой 16 а.е.м и зарядом ядра 8 элементарных зарядов и т.д.

Читатель: Почему в качестве атомной единицы массывзяли именно (а не или ) часть массы атома и именно углерода, а не кислорода или плутония?

Автор: Атом углерода 6С 12 состоит из 6 протонов, 6 нейтронов и 6 электронов. Масса протона приблизительно равна массе нейтрона, а масса электрона примерно в 2000 раз меньше массы протона. Поэтому

1 а.е.м. =

Экспериментально установлено, что 1 г » 6,02×10 23 а.е.м.

Число, показывающее, во сколько раз масса 1 г больше 1 а.е.м, называется числом Авогадро: NA = 6,02×10 23 .

Отсюда

Пренебрегая массой электронов и различием в массах протона и нейтрона, можно сказать, что число Авогадро приблизительно показывает, сколько надо взять протонов (или, что почти то же самое, атомов водорода), чтобы образовалась масса в 1 г (рис. 5.1).

Моль

Масса молекулы, выраженная в атомных единицах массы, называется относительной молекулярной массой.

Обозначается Мr­ (r – от relative – относительный), например:

= 12 а.е.м, = 235 а.е.м.

Порция вещества, которая содержит столько же граммов данного вещества, сколько атомных единиц массы содержит молекула данного вещества, называется молем(1 моль).

Например: 1) относительная молекулярная масса водорода Н2: , следовательно, 1 моль водорода имеет массу 2 г;

2) относительная молекулярная масса углекислого газа СО2:

12 а.е.м. + 2×16 а.е.м. = 44 а.е.м.

следовательно, 1 моль СО2 имеет массу 44 г.

Утверждение. Один моль любого вещества содержит одно и то же число молекул: NА = 6,02×10 23 шт.

Доказательство. Пусть относительная молекулярная масса вещества Мr (а.е.м.) = Мr × (1 а.е.м.). Тогда согласно определению 1 моль данного вещества имеет массу Мr (г) = Мr×(1 г). Пусть N – число молекул в одном моле, тогда

N×(масса одной молекулы) = (масса одного моля),

.

Моль – основная единица измерения в СИ.

Замечание. Моль можно определить иначе: 1 моль – это NА = = 6,02×10 23 молекул данного вещества. Тогда легко понять, что масса 1 моля равна Мr (г). Действительно, одна молекула имеет массу Мr (а.е.м.), т.е.

(масса одной молекулы) = Мr × (1 а.е.м.),

(масса одного моля) = NА ×(масса одной молекулы) =

= NА × Мr × (1 а.е.м.) = .

Масса 1 моля называется молярной массой данного вещества.

Читатель: Если взять массу т некоторого вещества, молярная масса которого равна m, то сколько это будет молей?

.

. (5.2)

Читатель: А в каких единицах в системе СИ следует измерять m?

Автор: Посмотрим: [m] = 1 кг , [n] = 1 моль, тогда

, [m] = кг/моль.

Например, молярная масса водорода

= 2 г/моль = 0,002 кг/моль;

молярная масса углекислого газа

44 г/моль = 0,044 кг/моль

Читать еще:  Формулы кислот и солей и их названия. Химические свойства кислот

Закон Авогадро

Экспериментально установлено, что при нормальных условиях (Т = 273 К, р = 760 мм рт. ст.) 1 моль любого газа занимает одинаковый объем, равный 22,4 л (22,4×10 –3 м 3 ).

Напомним, что 760 мм рт. ст. = 1 атм » 1,013×10 5 Па.

Молярный объем

Физическая величина, равная отношению объема, занятого газом, к числу молей данного газа, называется молярным объемом газа:

. (5.3)

Единица измерения молярного объема

.

Объем газа можно выразить через молярный объем:

Что такое число Авогадро?

Закон Авогадро стал настоящим прорывом в теоретической химии и способствовал тому, что гипотетические догадки превратились в великие открытия в области газовой химии. Предположения химиков получили убедительные доказательства в виде математических формул и простых соотношений, а результаты экспериментов теперь позволили делать далеко идущие выводы. Кроме этого, итальянский исследователь вывел количественную характеристику числа структурных частиц химического элемента. Число Авогадро впоследствии стало одной из важнейших констант в современной физике и химии.

Закон объемных отношений

Честь быть первооткрывателем газовых реакций принадлежат Гей-Люссаку, французскому ученому конца XVIII века. Этот исследователь дал миру известный закон, которому подчиняются все реакции, связанные с расширением газов. Гей-Люссак измерял объемы газов перед реакцией и объемы, которые получались в результате химического взаимодействия. В результате эксперимента ученый сделал вывод, известный как закон простых объемных отношений. Суть его в том, что объемы газов до и после соотносятся между собой как целые небольшие числа.

Например, при взаимодействии газообразных веществ, соответствующих, например, одному объему кислорода и двум объемам водорода, получается два объема парообразной воды и так далее.

Закон Гей-Люссака справедлив, если все измерения объемов происходят при одинаковых показателях давления и температуры. Этот закон оказался весьма важен для итальянского физика Авогадро. Руководствуясь им, он вывел свое предположение, которое имело далеко идущие последствия в химии и физике газов, и вычислил число Авогадро.

Итальянский ученый

Свою научную деятельность Амедео Авогадро начал с изучения электрохимических явлений. В 1803 году свои работы, посвященные собственно теории электрохимических явлений, он презентовал в Туринскую академию. Позднее его идеи заинтересовали Ампера, которые развил их в полноценную физическую теорию, подкрепленную многочисленными экспериментами. Интересуясь всеми последними открытиями в физике и химии, Авогадро столкнулся с проблемой соотношения объемов различных веществ и количеством заключенных в них молекул. В 1811 году ученый сформулировал предположение, которое объясняло закон Гей-Люссака и давало новый толчок к объяснению многих химических реакций.

Закон Авогадро

В 1811 году Авогадро пришел к пониманию того, что в равных объемах произвольных газов при постоянных значениях температуры и давления содержится одно и то же число молекул.

Закон итальянского исследователя позволил прийти к выводу о количестве атомов в молекулах различных газов. Например, после вывода закона Авогадро подтвердил предположение, что молекулы таких газов, как кислород, водород, хлор, азот, состоят из двух атомов. Также стало возможным установление атомных масс и молекулярных масс элементов, состоящих из разных атомов.

Атомные и молекулярные массы

При вычислении атомного веса какого-либо элемента первоначально за единицу измерения была принята масса водорода как самого легкого химического вещества. Но атомные массы многих химических веществ вычисляются как соотношение их кислородных соединений, то есть отношение кислорода и водорода принималось как 16:1. Эта формула была несколько неудобной для измерений, поэтому эталоном атомной массы приняли массу изотопа углерода — самого распространенного вещества на земле.

Читать еще:  The Binding of Isaac: Rebirth - предметы и их описания. Компьютерные игры

На основе закона Авогадро основан принцип определения масс различных газообразных веществ в молекулярном эквиваленте. В 1961 году принимается единая система отсчета относительных атомных величин, в основу которой легла условная единица, равная 1/12 части массы одного изотопа углерода 12 С. Сокращенное название атомной единицы массы — а.е.м. Согласно данной шкале, атомная масса кислорода равна 15,999 а.е.м, а углерода — 1,0079 а.е.м. Так возникло новое определение: относительная атомная масса – это масса атома вещества, выраженная в а.е.м.

Масса молекулы вещества

Любое вещество состоит из молекул. Масса такой молекулы выражается в а.е.м, это значение равняется сумме всех атомов, входящих в ее состав. К примеру, молекула водорода имеет массу 2,0158 а.е.м, то есть 1,0079 х 2, а молекулярную массу воды можно вычислить по ее химической формуле H2O. Два атома водорода и единственный атом кислорода в сумме дают значение 18,0152 а.е.м.

Значение атомной массы для каждого вещества принято называть относительной молекулярной массой.

До недавнего времени вместо понятия «атомная масса» использовалось словосочетание «атомный вес». В настоящее время оно не используется, но до сих пор встречается в старых учебниках и научных трудах.

Единица количества вещества

Вместе с единицами объема и массы в химии используется особая мера количества вещества, называемая моль. Эта единица показывает то количество вещества, которое вмещает в себя столько молекул, атомов и других структурных частиц, сколько их содержится в 12 г углерода изотопа 12 С. При практическом применении моля вещества следует принимать во внимание, какие именно частицы элементов имеются в виду – ионы, атомы или молекулы. Например, моль ионов H + и молекул H2 – это совершенно разные меры.

В настоящее время с большой точностью измерено количество вещества в моле вещества.

Мольная масса

Масса одного моля вещества в химии имеет название «мольная масса», эта единица выражается соотношением г/моль. Применяя значение мольной массы на практике, можно видеть, что мольная масса водорода составляет 2,02158 г/моль, кислорода — 1,0079 г/моль и так далее.

Следствия закона Авогадро

Закон Авогадро вполне применим для определения количества вещества при вычислении объема газа. Одинаковое количество молекул любого газообразного вещества при неизменных условиях занимает равный объем. С другой стороны, 1 моль любого вещества содержит неизменное число молекул. Напрашивается вывод: при неизменных температуре и давлении один моль газообразного вещества занимает постоянный объем и содержит равное количество молекул. Число Авогадро утверждает, что в объеме 1 моля газа содержится 6,02 х 10 23 молекул.

Расчет объема газ для нормальных условий

Нормальные условия в химии – это атмосферное давление 760 мм рт. ст. и температура 0 о C. При этих параметрах экспериментально установлено, что масса одного литра кислорода равна 1,43 кг. Следовательно, объем одного моля кислорода равен 22,4 литра. При вычислении объема любого газа результаты показывали одно и то же значение. Так постоянная Авогадро сделала еще один вывод касательно объемов различных газообразных веществ: при нормальных условиях один моль любого газообразного элемента занимает 22,4 литра. Эта постоянная величина получила название мольного объема газа.

Источники:

http://studopedia.ru/19_350424_molyarnaya-massa-i-chislo-avogadro.html

http://helpiks.org/7-75808.html

http://www.syl.ru/article/187792/mod_chto-takoe-chislo-avogadro

Ссылка на основную публикацию
Статьи на тему:

Adblock
detector