Масса атомов и молекул
Несмотря на тот факт, что атомы ничтожно малы, тем не менее, они обладают массой (в противном случае все физические тела были бы невесомы). Практически вся масса атома приходится на его ядро, состоящее из протонов (1,673·10-24 г) и нейтронов (1,675·10-24 г), при этом масса электронов (9,109·10-28 г), вращающихся вокруг ядра настолько мала, что при расчете массы атома ею можно пренебречь (подробнее о строении атомного ядра см. Структура атома).
Зная кол-во нейтронов и протонов, входящих в ядро конкретного атома, легко вычислить его массу. Например, масса атома кислорода (самого распространенного химического элемента в земной коре) равна 2,667·10-23 г.
Атомная единица массы
Истинная масса атома конкретного химического элемента называется его абсолютной атомной массой (ma). Как это часто бывает в науке, пользоваться абсолютными величинами далеко не всегда удобно, ввиду их малости (химия) или большой величины (астрономия). По этой причине ученые гораздо чаще пользуются относительными величинами, в нашем случае - относительной атомной массой. С этой целью в химии было введено понятие атомной единицы массы (а.е.м.), за которую химики приняли 1/12 часть абсолютной атомной массы атома изотопа углерода 126С, которая равна 1,667·10-24 г (внимательный читатель заметит, что 1 а.е.м. приблизительно равна массе протона или нейтрона, но все же чуть меньше).
|
Атомная единица массы (а.е.м.) = 1/12 части массы атома углерода |
Таким образом, если абсолютная масса атома углерода равна 1,993·10-23 г, то его относительная масса = 12.
Относительная атомная масса (Аr) - это масса атома, выраженная в а.е.м.:
Ar = ma/1 а.е.м. или ma = Ar·1 а.е.м.
Относительная атомная масса кислорода будет равна:
Ar(О) = 2,667·10-23 г/1,667·10-24 г = 15,999 (16)
Это значит, что масса одного атома кислорода примерно в 16 раз больше 1/12 части массы атома углерода 12C.
|
Относительная атомная масса = отношению массы атома элемента к а.е.м. |
Относительная молекулярная масса
Поскольку молекулы вещества состоят из отдельных атомов, все вышесказанное будет справедливо и для молекулярных масс (абсолютных и относительных).
Абсолютная масса молекулы (mмолекулы) будет равна сумме абсолютных масс атомов, входящих в нее. На практике же, как правило, пользуются относительной молекулярной массой (Мr), которая складывается из относительных атомных масс всех атомов, входящих в молекулу:
Мr = mмолекулы/1 а.е.м. или Мr = ∑Ar
Абсолютная масса молекулы воды mмолекулы (H2O) будет равна:
(1,674·10-24)·2 + 2,667·10-23 = 2,8344·10-23 г
Относительная масса молекулы воды Мr:
2,8344·10-23 г/1,667·10-24 г = 18 или Ar(Н)·2 + Ar(O) = 1·2 + 16 = 18
|
Относительная молекулярная масса = отношению абсолютной массы одной молекулы вещества к а.е.м. |
Относительная молекулярная масса показывает во сколько раз масса 1 молекулы вещества больше 1/12 части массы атома углерода 12C.
В приведённом выше примере показано, что масса одной молекулы воды в 18 раз больше 1/12 части массы атома углерода или 1 а.е.м.
См. далее: Массовая доля элемента...
