§ 17. Відносна молекулярна маса

Маси молекул, як і атомів, надзвичайно малі. Тому в хімії використовують відносні маси молекул. Їх називають відносними молекулярними масами.

Відносна молекулярна маса — це відношення маси молекули до 1/12 маси атома Карбону.

Позначення відносної молекулярної маси — М_r. Ця величина, як і відносна атомна маса, не має розмірності. Математична формула для її обчислення за масою молекули має такий вигляд:

Визначимо відносну молекулярну масу кисню, використавши маси молекули кисню (5,32 · 10 -23 г) і атома Карбону (1,99 · 10 -23 г) :

Сподіваємося, що очевидними для вас є такі твердження:

• відносні молекулярні маси пропорційні масам молекул;
• співвідношення мас молекул такі самі, що й відносних молекулярних мас.

Значно простіше розрахувати відносну молекулярну масу за відносними атомними масами.

Відносна молекулярна маса дорівнює сумі відносних мас атомів, які містяться в молекулі.

Знайдемо відносні молекулярні маси кисню і води, використавши округлені до цілих чисел значення відносних атомних мас Оксигену і Гідрогену:

• Обчисліть відносні молекулярні маси азоту N₂ і амоніаку NH₃.

Якщо в хімічній формулі речовини є дужки, то, обчислюючи відносну молекулярну масу, їх «розкривають». За приклад візьмемо гліцерин С₃Н₅(ОН)₃:

Існує чимало речовин, які мають атомну або йонну будову, тобто не містять молекул. Для них замість терміна «відносна молекулярна маса» застосовують інший — «відносна формульна маса». Позначення цієї фізичної величини та її обчислення такі самі, що й відносної молекулярної маси.

Відносна молекулярна маса є відношенням маси молекули до 1/12 маси атома Карбону або сумою відносних мас атомів, які містяться в молекулі.

Маси молекул пропорційні відносним молекулярним масам.

116. Що таке відносна молекулярна маса? Як її розрахувати:

117. Назвіть речовину, яка має найменшу відносну молекулярну масу.

118.Обчисліть (бажано усно) відносні молекулярні маси речовин із такими формулами:

119. Обчисліть відносні молекулярні маси сечовини CO(NH₂)₂ і глюкози С₆Н₁₂О₆.

120. Визначте (усно), у скільки разів маса атома Оксигену більша чи менша за масу:

121. Скільки молекул сірчистого газу SO₂ мають таку саму масу, що й дві молекули брому Br₂?

122. Обчисліть співвідношення мас молекул CH₄ і SO₃.

123. Відносна молекулярна маса сполуки Хлору з Оксигеном становить 183. Відомо, що в молекулі речовини міститься 7 атомів Оксигену. Знайдіть її формулу.

124. Сполука Нітрогену з Оксигеном має таку саму відносну молекулярну масу, що й вуглекислий газ. Яка формула цієї сполуки?

1. Відносна атомна та відносна молекулярна маси

Маси атомів малі. Так, маса атома Гідрогену дорівнює m a ( H ) = 1,673 ⋅ 10 − 24 г , а маса атома Карбону — m a ( C ) = 19,994 ⋅ 10 − 24 г . Використовувати такі числа незручно, тому в хімії використовується відносна атомна маса A r .

Відносна атомна маса — це відношення маси атома до атомної одиниці маси.

Як атомна одиниця маси ( а. о. м. ) обрана \(1/12\) частина маси атома Карбону. Ця одиниця позначається буквой \(u\) (від англійського слова «unit» — одиниця):

Відносна атомна маса A r — безрозмірна величина, яка показує, у скільки разів маса атома більше атомної одиниці маси.

Відносні атомні маси хімічних елементів наведені у періодичній таблиці. У розрахунках зазвичай використовують їх значення, округлені до цілих .

У періодичній таблиці наведено значення відносної атомної маси Магнію — \(24,305\). Округлене значення — \(24\). Значення відносної атомної маси Карбону — \(12,011\), а її округлене значення — \(12\).

§ 2. Відносна молекулярна маса, її обчислення за хімічною формулою. Масова частка елемента в складній речовині

Пригадаймо, як за хімічною формулою обчислити відносну молекулярну масу речовини та масову частку елемента в сполуці.

Відносна молекулярна маса М_r — це відношення абсолютної маси молекули до атомної одиниці маси.

Цікаво і пізнавально

Слово «молекула» безпосередньо пов’язане зі словом «маса». Новолатинською molecula – це зменшувальна форма від латинського moles – маса.

Для обчислення відносної молекулярної маси потрібно послідовно виконати низку дій. Яких саме?

Алгоритм обчислення відносної молекулярної маси за хімічною формулою речовини

Послідовність дій

1. Прочитайте умову задачі й визначте, що дано, що потрібно обчислити та які додаткові дані потрібні для розв’язання.

Обчисліть відносну молекулярну масу сульфатної кислоти, хімічна формула якої H₂SO₄.

2. Запишіть скорочено за допомогою загальноприйнятих позначень умову задачі та її вимогу.

3. Скористайтеся періодичною системою хімічних елементів і запишіть відносні атомні маси елементів, що входять до складу речовини.

4. Обчисліть відносну молекулярну масу речовини: вона дорівнює сумі відносних мас усіх атомів у молекулі. Обчисліть суму добутків відносних атомних мас хімічних елементів на число їхніх атомів у молекулі.

Цей приклад унаочнено на рисунку 2.1.

Рис. 2.1. Відносна маса молекули сульфатної кислоти є сумою відносних мас двох атомів Гідрогену, атома Сульфуру й чотирьох атомів Оксигену

Величини, названі частками складників системи, або просто частками, використовують для кількісної характеристики складу речовини, суміші або розчину.

Масова частка w (дубль-ве) хімічного елемента в складній речовині — це відношення його маси до маси речовини:

Ви вже знаєте співвідношення між масою хімічного елемента, його масовою часткою в речовині і масою речовини. Щоб актуалізувати ці знання, проаналізуйте схему (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Співвідношення між масою хімічного елемента, його масовою часткою в речовині та масою речовини

Маси атомів і молекул пропорційні відносним атомним і молекулярним масам. Тому масову частку хімічного елемента в складній речовині можна обчислити за формулою:

де N – число атомів хімічного елемента; А_r — його відносна атомна маса; М_r – відносна молекулярна маса речовини.

Обчислімо масові частки елементів у речовині, дотримуючись певних правил.

Алгоритм обчислення масової частки елемента в речовині за її хімічною формулою

Про те, що масові частки компонентів характеризують склад не лише речовин, а й сумішей і розчинів зокрема, буде в наступному параграфі.

ПРО ГОЛОВНЕ

• Відносна молекулярна маса Мr – це відношення абсолютної маси молекули до атомної одиниці маси.

• Відносна молекулярна маса дорівнює сумі відносних мас усіх атомів у молекулі.

Масова частка w (дубль-ве) хімічного елемента в складній речовині – відношення його маси до маси речовини:

Рис. 2.3. Масові частки хімічних елементів у сульфатній кислоті. Сума масових часток хімічних елементів у речовині становить 1 (або 100 %)

Перевірте себе

1. Що таке відносна молекулярна маса? Як її позначають? 2. Чи є у відносної молекулярної маси одиниці вимірювання? 3. Як обчислити відносну молекулярну масу за хімічною формулою речовини? 4. Що таке масова частка хімічного елемента в речовині? 5. Як обчислити за хімічною формулою масову частку елемента в речовині? 6. Чому має дорівнювати сума масових часток хімічних елементів у речовині?

Застосуйте свої знання й уміння

• 1. З’ясуйте, у якої речовини найменша відносна молекулярна маса.
• 2. Поміркуйте, чому масова частка хімічного елемента в сполуці не має одиниці вимірювання. Для чого її виражають у відсотках?
• 3. Не вдаючись до обчислень, визначте, у якій з речовин масова частка Сульфуру більша: у гідроген сульфіді H₂S, купрум(ІІ) сульфіді CuS чи купрум(І) сульфіді Cu₂S.
• 4. Розташуйте хімічні формули за зростанням масової частки Гідрогену в речовинах: СН₄, С₂Н₂, С₂Н₄.

Творча майстерня

Уявіть, що вам потрібно пояснити молодшим брату або сестрі, як обчислюють відносну молекулярну масу за хімічною формулою речовини та визначають масові частки елементів у її складі. Що з кухонного начиння ви використали б для того, аби ваше пояснення було наочним і зрозумілим навіть малечі? Опишіть й ілюструйте ваше пояснення.

Дізнайтеся більше про: