واحد اتمی جرم e m چیست؟ شماره آووگادرو جرم مولکولی مواد با ساختار غیر مولکولی

و برابر با 1/12 جرم این هسته است.

برای استفاده توسط IUPAP در سال و IUPAC در سال توصیه می شود. اصطلاحات انگلیسی رسما توصیه می شود واحد جرم اتمی (a.m.u.)و دقیق تر - واحد جرم اتمی یکپارچه (u.a.m.u.)(یک واحد جرم اتمی جهانی است، اما در منابع علمی و فنی روسی زبان کمتر استفاده می شود).

1 a. e.m که بر حسب گرم بیان می شود، از نظر عددی برابر است با عدد متقابل عدد آووگادرو، یعنی 1/N A که در مول -1 بیان می شود. جرم مولی یک عنصر معین که بر حسب گرم بر مول بیان می شود، از نظر عددی با جرم مولکول این عنصر که در a بیان می شود یکسان است. خوردن

از آنجایی که توده ها ذرات بنیادیمعمولاً در الکترون ولت بیان می شود، ضریب تبدیل بین eV و a مهم است. بخورید:

1 a. e.m ≈ 0.931 494 028 (23) GeV/ ج²; 1 GeV/ ج² ≈ 1.073 544 188 (27) a. ساعت 1 بامداد e.m. kgm

داستان

مفهوم جرم اتمی توسط جان دالتون در سال 1995 معرفی شد مقیاس هیدروژنی). برزلیوس جدولی از جرم‌های اتمی منتشر کرد که به جرم اتمی اکسیژن اشاره داشت که 103 در نظر گرفته شد. سیستم جرم اتمی برزلیوس تا دهه 1860، زمانی که شیمیدانان دوباره مقیاس هیدروژن را پذیرفتند، غالب بود. اما آنها به مقیاس اکسیژن روی آوردند که بر اساس آن 1/16 جرم اتمی اکسیژن به عنوان واحد جرم اتمی در نظر گرفته شد. پس از کشف ایزوتوپ های اکسیژن (16 O، 17 O، 18 O)، توده های اتمی در دو مقیاس نشان داده شدند: شیمیایی، که بر اساس 1/16 قسمت بود. وزن متوسطاتم اکسیژن طبیعی و فیزیکی با واحد جرم برابر با 1/16 جرم اتم نوکلید 16 O. استفاده از دو مقیاس دارای معایبی بود که در نتیجه آنها به یک مقیاس تبدیل شدند. ، مقیاس کربن.

پیوندها

• ثابت های فیزیکی اساسی --- فهرست کامل

یادداشت

قسمت اول

1. مقدار ماده در اندازه گیری می شودمول، میلی مول (1000 برابر کمتر از 1 مول) و کیلو مول (1000 برابر بیشتر از 1 مول).

2. جرم در اندازه گیری می شودمیلی گرم، گرم، کیلوگرم

3. توده های مولی، میلی مولار و کیلومولاری وجود دارد که بر این اساس اندازه گیری می شودبر حسب میلی گرم در میلی مول، گرم بر مول، کیلوگرم بر کیلومتر مول.

4. حجم در اندازه گیری می شودمیلی‌لیتر، لیتر، مترمکعب و حجم‌های میلی‌مولاری، مولی و کیلومولاری - بر حسب ml/mmol، l/mol، m3/kmol.

5. جدول "رابطه بین برخی از کمیت های فیزیکی و شیمیایی و واحدهای آنها" را پر کنید.

6. با انجام محاسبات لازم جدول را کامل کنید.

قسمت دوم

1. در 513 میلی گرم ساکارز چند مولکول وجود دارد؟

2. جرم (n.s.) 89.6 متر مکعب نیتروژن را محاسبه کنید.

3. با یک شرایط مشکل در صورتی که جرم است ماده گازیبه کیلوگرم داده می شود، اما باید حجم (اسم) را پیدا کنید.

4. تعداد مولکول های موجود در 147 میلی گرم اسید سولفوریک را محاسبه کنید.

5. تعداد مولکول های متان برابر است با . جرم آن را محاسبه کنید.

6- چه مقدار ماده در 945 میلی گرم کلسیم فسفات Ca3(PO4)2 وجود دارد؟

7. چه حجمی از هوا (در شرایط یکسان) بیشترین جرم را خواهد داشت؟
1) هوای خشک
2) هوای مرطوب
انتخاب خود را توجیه کنید.

2) هوای مرطوب، زیرا به دلیل جرم بخار آب موجود در هوای مرطوب، سنگین تر از هوای خشک خواهد بود.

واحد جرم اتمی(تعیین آ. خوردناو است دالتون, - یک واحد جرم خارج از سیستم است که برای جرم مولکول ها، اتم ها، هسته های اتمی و ذرات بنیادی استفاده می شود. برای استفاده توسط IUPAP در سال 1960 و IUPAC در سال 1961 توصیه شده است. اصطلاحات انگلیسی رسما توصیه می شود واحد جرم اتمی (a.m.u.)و دقیق تر - واحد جرم اتمی یکپارچه (u.a.m.u.)(یک واحد جرم اتمی جهانی است، اما در منابع علمی و فنی روسی زبان کمتر استفاده می شود).

واحد اتمیجرم از طریق جرم هسته کربن 12 C. 1 a بیان می شود. e.m برابر با یک دوازدهم جرم این هسته در هسته و اتم حالت طبیعی. در سال 1997 در ویرایش دوم کتابچه راهنمای شرایط IUPAC تأسیس شد. مقدار عددی 1 a. e.m ≈ 1.6605402 (10) ∙ 10 -27 کیلوگرم ≈ 1.6605402 (10) ∙ 10 -24 گرم.

از سوی دیگر، 1 a. e.m متقابل عدد آووگادرو است، یعنی 1/N A گرم این انتخاب واحد جرم اتمی از این نظر راحت است که جرم مولی یک عنصر، که بر حسب گرم در مول بیان می شود، دقیقاً با جرم یک اتم منطبق است. عنصر، بیان شده در A. خوردن

داستان

مفهوم جرم اتمی توسط جان دالتون در سال 1803 معرفی شد مقیاس هیدروژنی). در سال 1818، برزلیوس جدولی از جرم اتمی نسبت به جرم اتمی اکسیژن منتشر کرد که 103 در نظر گرفته شد. سیستم جرم اتمی برزلیوس تا دهه 1860، زمانی که شیمیدانان دوباره مقیاس هیدروژن را پذیرفتند، غالب بود. اما در سال 1906 به مقیاس اکسیژن روی آوردند که بر اساس آن 16/1 جرم اتمی اکسیژن به عنوان واحد جرم اتمی در نظر گرفته شد. پس از کشف ایزوتوپ های اکسیژن (16 O، 17 O، 18 O)، توده های اتمی در دو مقیاس نشان داده شدند: شیمیایی، که بر اساس 1/16 جرم متوسط ​​یک اتم اکسیژن طبیعی بود، و فیزیکی، با واحد جرمی برابر با 1/16 جرم یک هسته اتم 16 O. استفاده از دو مقیاس دارای معایبی بود که در نتیجه در سال 1961 آنها به مقیاس کربن منفرد روی آوردند.

برای مشخص کردن جرم اتم ها و مولکول ها از مقادیری به نام وزن اتمی و وزن مولکولی استفاده می شود (بدیهی است که درست تر است که آنها را جرم اتمی و مولکولی بنامیم).

برای مشخص کردن جرم اتم ها و مولکول ها از مقادیری به نام وزن اتمی و وزن مولکولی استفاده می شود (بدیهی است که درست تر است که آنها را جرم اتمی و مولکولی بنامیم).

وزن اتمی (A) یک عنصر شیمیایی نسبت جرم یک اتم این عنصر به جرم یک اتم C 12 است (این نام ایزوتوپ کربن با عدد جرمی 12; به "فیزیک اتمی" مراجعه کنید). وزن مولکولی (M) یک ماده، نسبت جرم یک مولکول این ماده به جرم یک اتم C 12 است. مقیاس جرم اتم ها و مولکول ها که به این ترتیب تعیین می شود، مقیاس C15=12 نامیده می شود. در این مقیاس، وزن اتمی C 12 دقیقاً 12، اکسیژن O 16 برابر با 15.9949 و سبک ترین عنصر، هیدروژن، 1.0080 است (برای مخلوط طبیعیایزوتوپ ها). همانطور که از تعریف آنها بر می آید، وزن اتمی و مولکولی کمیت های بی بعد هستند.

یک واحد جرم برابر با جرم اتم C 12 به اختصار به صورت مخفف خوانده می شود حرف لاتین"u" (واحد) یا حرف روسی "e" (واحد). اجازه دهید مقدار این واحد را که بر حسب کیلوگرم بیان می شود، با m واحد نشان دهیم. سپس جرم اتم که بر حسب کیلوگرم بیان می شود برابر با A m واحد، جرم مولکول M m واحد خواهد بود.

به راحتی می توان تصور کرد که این دو از نظر شیمیایی مواد ساده، در مقادیری گرفته می شود که جرم آنها m 1 و m 2 با وزن اتمی A 1 و A 2 مرتبط باشد همان تعداداتم ها به طور مشابه، دو ماده شیمیایی پیچیده که در مقادیری گرفته می شوند که جرم آنها به عنوان وزن مولکولی مرتبط است، هر کدام دارای تعداد یکسانی مولکول هستند.

به چنین کمیتی از یک عنصر معین که جرم آن بر حسب کیلوگرم بیان می شود، از نظر عددی برابر با وزن اتمی آن است، کیلوگرم-اتم نامیده می شود. این مقدار از این مادهکه جرم آن بر حسب کیلوگرم بیان می شود که از نظر عددی برابر با وزن مولکولی آن است، یک کیلوگرم مولکول یا به اختصار کیلومول (که به kmol نشان داده می شود) می گویند.

در سیستم GHS، به جای یک کیلوگرم اتم، یک گرم اتم (نماینده A گرم از یک عنصر معین) و به جای یک کیلوگرم مولکول، یک مولکول گرم یا مول (که نشان دهنده M گرم از یک عنصر معین است) استفاده می شود. ماده).

جرم یک کیلوگرم مولکول از نظر عددی برابر با وزن مولکولی M است. این دلیل چیزی است که گاهی اوقات وزن مولکولی نامیده می شود. با این حال، باید در نظر داشت که در حالی که M یک کمیت بدون بعد است، جرم یک کیلومول دارای ابعاد کیلوگرم بر کیلومتر است. بدیهی است که با در نظر گرفتن اتم ها به عنوان مولکول های تک اتمی، یک کیلوگرم اتم را می توان مولکولی کیلوگرم در نظر گرفت که [x] از نظر عددی برابر با A است.

که از نظر عددی برابر است با . عدد N A را عدد آووگادرو می نامند. به طور تجربی مشخص شد که

در سیستم CGS، عدد آووگادرو تعداد مولکول‌های موجود در یک گرم مولکول یک ماده است. بنابراین در این سیستم

از آنجایی که جرم مولکول های کیلوگرم به عنوان وزن مولکولی متناظر با هم مرتبط است، کیلو مول های همه مواد حاوی تعداد مولکول های یکسانی هستند، برابر با

با دانستن عدد آووگادرو، می توان واحد جرم m واحد را پیدا کرد. در واقع m واحدها از نظر عددی برابر با i.e. بنابراین، جرم هر اتم برابر است با . یک کیلوگرم، جرم هر مولکول M کیلوگرم است

حالا بیایید اندازه مولکول ها را تخمین بزنیم. طبیعی است که فرض کنیم در مایعات، مولکول ها کاملاً نزدیک به یکدیگر قرار دارند. بنابراین، تخمین تقریبی حجم یک مولکول را می توان با تقسیم حجم یک کیلومول مایع، مانند آب، بر تعداد مولکول های موجود در یک کیلومول NA بدست آورد. یک کیلومول (یعنی 18 کیلوگرم) آب حجم 0.018 متر مکعب را اشغال می کند بنابراین، سهم یک مولکول حجمی برابر با

بنابراین، ابعاد خطی مولکول های آب تقریباً برابر است

مولکول های مواد دیگر نیز اندازه هایی در حد چند آنگستروم دارند.

قبلاً از مقیاس O 16 = 16 استفاده می شد که بر اساس آن وزن اتمی O 16 (ایزوتوپ اکسیژن با عدد جرمی دقیقاً 16 است ، اما O1b برای مقایسه طیف شناسی جرمی با جرم سایر اتم ها و مولکول ها ناخوشایند است). یکی از ایزوتوپ های کربن برای این منظور بسیار مناسب است اتحادیه بین المللیتمیز و فیزیک کاربردی(UPAP) مقیاس C 12 = 12 را توصیه کرد. در رابطه با این موضوع، آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی تصمیم گرفت به مقیاس جدیدی از وزن اتمی تا مولکولی حرکت کند.

بسیاری از آزمایشات نشان می دهد که اندازه مولکولیخیلی کوچک. اندازه خطی یک مولکول یا اتم را می توان یافت راه های مختلف. به عنوان مثال، با استفاده از میکروسکوپ الکترونی، عکس هایی از برخی مولکول های بزرگ به دست می آید و با استفاده از یک پروژکتور یونی (میکروسکوپ یونی) می توانید نه تنها ساختار کریستال ها را مطالعه کنید، بلکه فاصله بین آنها را تعیین کنید. اتم های منفرددر یک مولکول

با استفاده از دستاوردهای فناوری تجربی مدرن، امکان تعیین ابعاد خطی وجود داشت اتم های سادهو مولکول هایی که حدود 10-8 سانتی متر هستند. ابعاد خطی اتم های پیچیدهو تعداد زیادی مولکول دیگر وجود دارد. به عنوان مثال، اندازه یک مولکول پروتئین 43 * 10 -8 سانتی متر است.

برای مشخص کردن اتم ها از مفهوم شعاع اتمی استفاده می شود که تخمین تقریبی فاصله بین اتمی را در مولکول ها، مایعات یا مواد جامد، از آنجایی که اتم ها از نظر اندازه مرزهای مشخصی ندارند. به این معنا که شعاع اتمی - این کره ای است که بخش عمده ای از چگالی الکترون اتم در آن قرار دارد (حداقل 90 ... 95٪).

اندازه مولکول آنقدر کوچک است که تنها با استفاده از مقایسه می توان آن را تصور کرد. به عنوان مثال، یک مولکول آب به همان اندازه کوچکتر از یک سیب بزرگ است که سیب کوچکتر از کره زمین است.

مول ماده

جرم مولکول‌ها و اتم‌ها بسیار کوچک است، بنابراین استفاده نکردن از آن راحت‌تر است ارزش های مطلقتوده، اما نسبی.

وزن مولکولی نسبی(یا جرم اتمی نسبی) یک ماده M r نسبت جرم یک مولکول (یا اتم) یک ماده معین به 1/12 جرم یک اتم کربن است.

M r = (m 0): (m 0C / 12)

که در آن m 0 جرم یک مولکول (یا اتم) یک ماده معین است، m 0C جرم یک اتم کربن است.

جرم مولکولی (یا اتمی) نسبی یک ماده نشان می دهد که چند برابر جرم یک مولکول یک ماده بیشتر از 1/12 جرم ایزوتوپ کربن C12 است. جرم مولکولی نسبی (اتمی) در واحد جرم اتمی بیان می شود.

واحد جرم اتمی- این 1/12 جرم ایزوتوپ کربن C12 است. اندازه گیری های دقیق نشان داد که واحد جرم اتمی 1.660 * 10 -27 کیلوگرم است، یعنی

1 آمو = 1.660 * 10 -27 کیلوگرم

جرم مولکولی نسبی یک ماده را می توان با اضافه کردن جرم اتمی نسبی عناصر تشکیل دهنده مولکول ماده محاسبه کرد. جرم اتمی نسبی عناصر شیمیایینشان داده شده در جدول تناوبیعناصر شیمیایی D.I. مندلیف.

در سیستم تناوبی D.I. مندلیف برای هر عنصر نشان داده شده است جرم اتمیکه با واحد جرم اتمی (amu) اندازه گیری می شود. به عنوان مثال، جرم اتمی منیزیم 24.305 amu است، یعنی منیزیم دو برابر سنگین تر از کربن است، زیرا جرم اتمی کربن 12 amu است. (این نتیجه از این واقعیت است که 1 amu = 1/12 از جرم ایزوتوپ کربن، که اکثراتم کربن).

چرا جرم مولکول ها و اتم ها را در صورت وجود گرم و کیلوگرم اندازه گیری می کنیم؟ البته، می توانید از این واحدهای اندازه گیری استفاده کنید، اما برای نوشتن بسیار ناخوشایند خواهد بود (برای نوشتن جرم باید از اعداد بسیار زیادی استفاده شود). برای یافتن جرم یک عنصر بر حسب کیلوگرم، باید جرم اتمی عنصر را در 1 آمو ضرب کنید. جرم اتمی با توجه به جدول تناوبی (نوشته شده در سمت راست از تعیین حرف عنصر) یافت می شود. به عنوان مثال، وزن یک اتم منیزیم بر حسب کیلوگرم خواهد بود:

m 0Mg = 24.305 * 1 بامداد = 24.305 * 1.660 * 10 -27 = 40.3463 * 10 -27 کیلوگرم

جرم یک مولکول را می توان با جمع کردن جرم عناصر تشکیل دهنده مولکول محاسبه کرد. به عنوان مثال، جرم یک مولکول آب (H 2 O) برابر خواهد بود با:

m 0H2O = 2 * m 0H + m 0O = 2 * 1.00794 + 15.9994 = 18.0153 صبح. = 29.905 * 10 -27 کیلوگرم

خال برابر با مقدارموادی از سیستمی که دارای همان تعداد مولکول هایی است که اتم های موجود در 0.012 کیلوگرم کربن C 12 وجود دارد. یعنی اگر سیستمی با هر ماده ای داشته باشیم و در این سیستم به تعداد اتم های موجود در 0.012 کیلوگرم کربن، مولکول های این ماده وجود داشته باشد، می توان گفت که در این سیستم ما داریم. 1 مول ماده.

ثابت آووگادرو

مقدار مادهν برابر است با نسبت تعداد مولکول های موجود در این بدنبه تعداد اتم های 0.012 کیلوگرم کربن، یعنی تعداد مولکول های موجود در 1 مول از یک ماده.

ν = N / N A

که در آن N تعداد مولکول های یک جسم معین است، N A تعداد مولکول های موجود در 1 مول از ماده ای است که جسم از آن تشکیل شده است.

N A ثابت آووگادرو است. مقدار یک ماده بر حسب مول اندازه گیری می شود.

ثابت آووگادروتعداد مولکول ها یا اتم ها در 1 مول از یک ماده است. این ثابت به نام شیمیدان و فیزیکدان ایتالیایی نامگذاری شد آمدئو آووگادرو (1776 – 1856).

1 مول از هر ماده حاوی همان تعداد ذره است.

N A = 6.02 * 10 23 mol -1

جرم مولیجرم ماده ای است که به مقدار یک مول گرفته می شود:

μ = m 0 * N A

که در آن m 0 جرم مولکول است.

جرم مولی بر حسب کیلوگرم بر مول بیان می شود (kg/mol = kg*mol -1).

جرم مولی با رابطه زیر به جرم مولکولی نسبی مربوط می شود:

μ = 10 -3 * M r [kg*mol -1]

جرم هر مقدار از ماده m برابر است با حاصل ضرب جرم یک مولکول m 0 تعداد مولکول ها:

m = m 0 N = m 0 N A ν = μν

مقدار یک ماده برابر است با نسبت جرم ماده به جرم مولی آن:

ν = m/μ

اگر بدانیم جرم یک مولکول یک ماده را می توان یافت جرم مولیو ثابت آووگادرو:

m 0 = m / N = m / νN A = μ / N A

بیشتر تعریف دقیقجرم اتم ها و مولکول ها با استفاده از یک طیف سنج جرمی به دست می آید - دستگاهی که در آن پرتوی از ذرات باردار بسته به جرم بار آنها با استفاده از میدان های الکتریکی و مغناطیسی در فضا جدا می شود.

به عنوان مثال، بیایید جرم مولی یک اتم منیزیم را پیدا کنیم. همانطور که در بالا متوجه شدیم، جرم یک اتم منیزیم m0Mg = 40.3463 * 10 -27 کیلوگرم است. سپس جرم مولی خواهد بود:

μ = m 0Mg * N A = 40.3463 * 10 -27 * 6.02 * 10 23 = 2.4288 * 10 -2 کیلوگرم بر مول

یعنی 2.4288 * 10-2 کیلوگرم منیزیم در یک مول جای می گیرد. خوب، یا حدود 24.28 گرم.

همانطور که می بینیم، جرم مولی (بر حسب گرم) تقریباً برابر با جرم اتمی است که برای عنصر در جدول تناوبی نشان داده شده است. بنابراین، هنگام نشان دادن جرم اتمی، معمولاً این کار را انجام می دهند:

جرم اتمی منیزیم 24.305 amu است. (گرم بر مول).