Главная >> Химия 8 класс. Кузнецова

Глава 1. Химические элементы и вещества в свете атомно-молекулярного учения

Масса атома. Атомная единица массы. Относительная атомная масса элемента

Охарактеризуйте известную вам физическую величину — массу.

Современная химия располагает данными о массах атомов химических элементов. Последние могут быть выражены в любых единицах массы: граммах, килограммах и т. п. Однако вследствие очень малой величины атомов значения их массы, выраженные в единицах, применяемых для обозначения массы предметов макромира, очень неудобны для использования. Например:

m_a(О) = 2,66 • 10^-23 г = 2,66 • 10^-26 кг
m_а(С) = 1,99 • 10^-23 г = 1,99 • 10^-26 кг

Здесь знак m_a обозначает массу одного атома элемента.

Для удобства выражения массы атомов используется специальная единица — атомная единица массы (обозначается: а. е. м.).

1 а. е. м. = mа(С) : 12 = 1,99 • 10-26 кг : 12 = 1,66 • 10-27 кг = 1,66 • 10-24 г

Атомная единица массы (по величине равная 1,66 • 10-24 г) — это 1/12 массы атома углерода 12С (цифрой обозначено массовое число).

Современными исследованиями установлено, что элемент углерод имеет две разновидности атомов (изотопов) с массовыми числами 12 и 13. Подробнее об изотопах вы узнаете из § 39.

Химики долгое время не имели ни малейшего представления о том, сколько весит один атом какого-либо элемента в привычных и удобных для нас единицах измерения массы (грамм, килограмм и т. д.). Поэтому первоначально задача определения атомных масс была изменена. Были предприняты попытки определить, во сколько раз атомы одних элементов тяжелее других. Таким образом учёные стремились сопоставить массу атома одного элемента с массой атома другого элемента.

Решение этой задачи также было сопряжено с большими трудностями, и прежде всего с выбором эталона, т. е. того химического элемента, относительно которого следовало проводить сравнение атомных масс остальных элементов.

Учёные XIX столетия решили эту проблему на основании экспериментальных данных по определению состава веществ. В качестве эталона был взят самый лёгкий атом — атом водорода. Экспериментально было установлено, что атом кислорода в 16 раз тяжелее атома водорода, т. е. его относительная масса (относительно массы атома водорода) равна 16. Эту величину условились обозначать буквами А_r (индекс r — от начальной буквы английского слова relative — «относительный»). Таким образом, запись значения относительных атомных масс химических элементов должна выглядеть следующим образом:

A_r(H) = 1;           A_r(O) = 16;           A_r(Fe) = 56 и т. д.

Относительная атомная масса показывает, во сколько раз масса атома одного химического элемента больше массы атома, являющегося эталоном, поэтому данная величина не имеет размерности.

Как уже говорилось, первоначально значения атомных масс определяли по отношению к массе атома водорода. Позже эталоном для определения атомных масс стала 1/12 часть массы атома углерода (атом углерода в 12 раз тяжелее атома водорода).

Относительная атомная масса элемента (Ar) — это отношение массы атома химического элемента к 1/12 массы атома углерода с массовым числом 12.

Аr(Э) = ma(Э) • 1/12 ma(С),

где Э — обозначение химического элемента; m_a — средняя масса атома химического элемента; m_a(С) — масса атома углерода.

Значения атомных масс химических элементов приведены в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева.

Откройте периодическую таблицу, помещённую на форзаце учебника, и рассмотрите любую её клетку, например под номером 8:

Под химическим знаком и названием в нижней строке указывается значение атомной массы химического элемента: А_r(O) = 15,9994. Обратите внимание: относительные атомные массы почти всех химических элементов имеют дробное значение. Причиной этого является существование изотопов (см. с. 29).

В школе в расчётах обычно используют значения относительных атомных масс, округлённые до целых чисел. Но в нескольких случаях пользуются дробными величинами, например: А_r(Сl) = 35,5.

Основные понятия

Масса атома • Атомная единица массы • Относительная атомная масса

Вопросы и задания

1. Как вы определите понятия «макромир», «микромир»?

2. Что означают следующие записи:

m_a(О) = 16 а. е. м.;         m_a(С) = 12 а. е. м.;         m_a(S) = 32 а. е. м.?

3. Выпишите округлённые значения относительных атомных масс элементов № 5, 11, 18, 20.

4. Объясните, что означают следующие записи: A_r(Н) = 1,008 ≈ 1; | A_r(Ag) = 107,87 ≈ 108.