Ինչով է չափվում ատոմային քաշը: Քիմիական հանրագիտարան Ինչ է ատոմային զանգվածը, ինչ է դա նշանակում և ինչպես ճիշտ գրել

Գիտության զարգացման գործընթացում քիմիան բախվել է ռեակցիաներ իրականացնելու համար նյութի քանակի և դրանց ընթացքում ստացված նյութերի հաշվարկի խնդրին։

Այսօր նման հաշվարկների համար քիմիական ռեակցիաՆյութերի և խառնուրդների միջև օգտագործվում է Դ.Ի.Մենդելեևի քիմիական տարրերի պարբերական աղյուսակում ներառված հարաբերական ատոմային զանգվածի արժեքը։

Քիմիական պրոցեսները և նյութերի մեջ տարրի հարաբերակցության ազդեցությունը ռեակցիայի ընթացքի վրա

Ժամանակակից գիտությունը «հարաբերական ատոմային զանգվածի» սահմանման ներքո քիմիական տարրնշանակում է, թե տվյալ քիմիական տարրի ատոմի զանգվածը քանի անգամ է ածխածնի ատոմի մեկ տասներկուերորդից ավելի:

Քիմիայի դարաշրջանի գալուստով անհրաժեշտ է ճշգրիտ սահմանումներՔիմիական ռեակցիայի ընթացքը և դրա արդյունքներն աճեցին:

Ուստի քիմիկոսներն անընդհատ փորձում էին լուծել նյութի մեջ փոխազդող տարրերի ճշգրիտ զանգվածների խնդիրը։ Մեկը լավագույն լուծումներըայն ժամանակ ամենաթեթև տարրի հետ կապ կար։ Եվ նրա ատոմի կշիռն ընդունվեց մեկ։

Նյութը հաշվելու պատմական ընթացքը

Սկզբում օգտագործվել է ջրածինը, ապա թթվածինը։ Բայց հաշվարկի այս մեթոդը ոչ ճշգրիտ է ստացվել։ Սրա պատճառը 17 և 18 զանգվածով իզոտոպների առկայությունն էր թթվածնում։

Հետևաբար, իզոտոպների խառնուրդ ունենալը տեխնիկապես տվել է տասնվեցից այլ թիվ: Այսօր տարրի հարաբերական ատոմային զանգվածը հաշվարկվում է հիմք ընդունելով ածխածնի ատոմի զանգվածը՝ 1/12 հարաբերակցությամբ։

Դալթոնը դրեց տարրի հարաբերական ատոմային զանգվածի հիմքերը

Միայն որոշ ժամանակ անց՝ 19-րդ դարում, Դալթոնն առաջարկեց հաշվարկել ամենաթեթև քիմիական տարրը՝ ջրածինը։ Իր ուսանողների համար դասախոսությունների ժամանակ նա փայտից փորագրված պատկերների վրա ցույց տվեց, թե ինչպես են ատոմները միացված: Այլ տարրերի համար նա օգտագործել է նախկինում այլ գիտնականների կողմից ստացված տվյալները:

Լավուազեի փորձերի համաձայն՝ ջուրը պարունակում է տասնհինգ տոկոս ջրածին և ութսունհինգ տոկոս թթվածին։ Այս տվյալներով Դալթոնը հաշվարկել է, որ ջուրը կազմող տարրի, տվյալ դեպքում թթվածնի հարաբերական ատոմային զանգվածը 5,67 է։ Նրա հաշվարկների սխալ լինելը պայմանավորված է նրանով, որ նա սխալ էր հավատում ջրի մոլեկուլում ջրածնի ատոմների թվին:

Նրա կարծիքով՝ մեկ թթվածնի ատոմում եղել է մեկ ջրածնի ատոմ։ Օգտագործելով քիմիկոս Օսթինի տվյալները, որ ամոնիակը պարունակում է 20 տոկոս ջրածին և 80 տոկոս ազոտ, նա հաշվարկել է, թե որքան է ազոտի հարաբերական ատոմային զանգվածը։ Այս արդյունքով նա հետաքրքիր եզրակացության է եկել. Պարզվեց, որ հարաբերական ատոմային զանգվածը (ամոնիակի բանաձևը սխալմամբ վերցվել է ջրածնի և ազոտի մեկ մոլեկուլով) չորս է։ Իր հաշվարկներում գիտնականը հիմնվել է Մենդելեևի պարբերական համակարգի վրա։ Վերլուծությունից նա հաշվարկել է, որ ածխածնի հարաբերական ատոմային զանգվածը կազմում է 4,4՝ նախկինում ընդունված տասներկուսի փոխարեն։

Չնայած իր լուրջ կոպիտ սխալներին, Դալթոնն է առաջինը ստեղծել որոշ տարրերի աղյուսակ: Գիտնականի կյանքի ընթացքում այն ​​բազմաթիվ փոփոխությունների է ենթարկվել։

Նյութի իզոտոպային բաղադրիչը ազդում է հարաբերական ատոմային քաշի ճշգրտության արժեքի վրա

Տարրերի ատոմային զանգվածները դիտարկելիս կարելի է նկատել, որ յուրաքանչյուր տարրի ճշգրտությունը տարբեր է։ Օրինակ՝ լիթիումի համար այն քառանիշ է, իսկ ֆտորի համար՝ ութանիշ։

Խնդիրն այն է, որ յուրաքանչյուր տարրի իզոտոպային բաղադրիչը տարբեր է և փոփոխական։ Օրինակ՝ սովորական ջուրը պարունակում է երեք տեսակի ջրածնի իզոտոպ։ Բացի սովորական ջրածնից, դրանք ներառում են դեյտերիում և տրիտում:

Ջրածնի իզոտոպների հարաբերական ատոմային զանգվածները համապատասխանաբար երկու և երեք են։ «Ծանր» ջուրը (առաջանում է դեյտերիումով և տրիտումով) ավելի վատ է գոլորշիանում։ Ուստի ջրի գոլորշիային վիճակում ավելի քիչ իզոտոպներ կան, քան հեղուկ վիճակում։

Կենդանի օրգանիզմների ընտրողականությունը տարբեր իզոտոպների նկատմամբ

Կենդանի օրգանիզմները ածխածնի նկատմամբ ընտրողական հատկություն ունեն։ Տասներկուսին հավասար հարաբերական ատոմային զանգված ունեցող ածխածինը օգտագործվում է օրգանական մոլեկուլներ կառուցելու համար։ Հետևաբար, օրգանական ծագման նյութերը, ինչպես նաև մի շարք հանքանյութեր, ինչպիսիք են ածուխը և նավթը, պարունակում են ավելի քիչ իզոտոպային պարունակություն, քան անօրգանական նյութերը։
Միկրոօրգանիզմները, որոնք մշակում և կուտակում են ծծումբը, թողնում են ծծմբի իզոտոպը 32: Այն տարածքներում, որտեղ բակտերիաները չեն մշակվում, ծծմբի իզոտոպի մասնաբաժինը կազմում է 34, այսինքն՝ շատ ավելի բարձր: Հենց հողային ապարներում ծծմբի հարաբերակցության հիման վրա երկրաբանները եզրակացության են գալիս շերտի ծագման բնույթի մասին՝ այն ունի մագմատիկ, թե նստվածքային բնույթ։

Բոլոր քիմիական տարրերից միայն մեկը չունի իզոտոպներ՝ ֆտորը։ Հետեւաբար, նրա հարաբերական ատոմային զանգվածը ավելի ճշգրիտ է, քան մյուս տարրերը:

Բնության մեջ անկայուն նյութերի առկայությունը

Որոշ տարրերի համար հարաբերական զանգվածը բերվում է քառակուսի փակագծերում։ Ինչպես տեսնում եք, դրանք տարրեր են, որոնք տեղակայված են ուրանի հետևից: Փաստն այն է, որ նրանք չունեն կայուն իզոտոպներ և քայքայվում են արտազատման հետ ռադիոակտիվ ճառագայթում. Ուստի փակագծերում նշվում է ամենակայուն իզոտոպը։

Ժամանակի ընթացքում պարզվեց, որ նրանցից ոմանք կարող են ներս մտնել արհեստական ​​պայմաններկայուն իզոտոպ. Ես պետք է փոխեի Մենդելեևի պարբերական աղյուսակում որոշ տրանսուրանի տարրերի ատոմային զանգվածները:

Նոր իզոտոպների սինթեզման և դրանց կյանքի տևողությունը չափելու գործընթացում երբեմն հնարավոր է եղել գտնել միլիոնավոր անգամ ավելի երկար կիսատևող նուկլիդներ:

Գիտությունը կանգ չի առնում, անընդհատ բացահայտվում են նոր տարրեր, օրենքներ, տարբեր գործընթացների հարաբերություններ քիմիայի և բնության մեջ։ Հետևաբար, թե Մենդելեևի քիմիական տարրերի քիմիան և պարբերական համակարգը ինչ ձևով կստացվի ապագայում՝ հարյուր տարի հետո, անորոշ է և անորոշ։ Բայց ես կցանկանայի հավատալ, որ անցած դարերում կուտակված քիմիկոսների աշխատանքները կծառայեն մեր սերունդների նոր, ավելի կատարյալ իմացությանը։

Հանրագիտարան YouTube

1 / 3

✪ Քիմիա| Հարաբերական ատոմային զանգված

✪ Հարաբերական ատոմային զանգված: Մոլեկուլային զանգված.

✪ 15. Ատոմային զանգված

սուբտիտրեր

Ընդհանուր տեղեկություն

Ատոմի հիմնական հատկություններից մեկը նրա զանգվածն է։ Ատոմի բացարձակ զանգվածը չափազանց փոքր մեծություն է։ Այսպիսով, ջրածնի ատոմի զանգվածը կազմում է մոտ 1,67⋅10−24 գ։ Հետևաբար, քիմիայում (գործնական նպատակներով) գերակշռող և շատ ավելի հարմար է օգտագործել հարաբերական [պայմանական] արժեքը, որը կոչվում է. հարաբերական ատոմային զանգվածկամ պարզապես ատոմային զանգվածև որը ցույց է տալիս, թե տվյալ տարրի ատոմի զանգվածը քանի անգամ է մեծ մեկ այլ տարրի ատոմի զանգվածից՝ որպես զանգվածի միավոր:

Որպես ատոմային և մոլեկուլային զանգվածների չափման միավոր. 1 ⁄ 12 Չեզոք ատոմի զանգվածի մի մասը՝ ամենատարածված իզոտոպ-ածխածնի 12 C ։ Զանգվածի չափման այս ոչ համակարգային միավորը կոչվում է ատոմային զանգվածի միավոր (բայց. ուտել.) կամ Դալթոն (Այո):

Իզոտոպի ատոմային զանգվածի և զանգվածային թվի տարբերությունը կոչվում է զանգվածի ավելցուկ (սովորաբար արտահայտվում է MeV-ով): Դա կարող է լինել և՛ դրական, և՛ բացասական; Դրա առաջացման պատճառը միջուկների կապակցման էներգիայի ոչ գծային կախվածությունն է պրոտոնների և նեյտրոնների քանակից, ինչպես նաև պրոտոնի և նեյտրոնի զանգվածների տարբերությունը։

Իզոտոպի ատոմային զանգվածի կախվածությունը զանգվածային թվից հետևյալն է. ավելցուկային զանգվածը դրական է ջրածնի-1-ի համար, զանգվածային թվի աճի հետ այն նվազում է և դառնում բացասական, մինչև երկաթ-56-ը հասնի նվազագույնին, այնուհետև այն սկսում է. աճում և մեծանում է մինչև դրական արժեքներ ծանր նուկլիդների համար: Սա համապատասխանում է այն փաստին, որ երկաթից ավելի ծանր միջուկների տրոհումից էներգիա է արձակվում, իսկ թեթև միջուկների տրոհումը էներգիա է պահանջում։ Ընդհակառակը, երկաթից ավելի թեթեւ միջուկների միաձուլումը էներգիա է արտազատում, մինչդեռ երկաթից ծանր տարրերի միաձուլումը պահանջում է լրացուցիչ էներգիա։

Պատմություն

Ատոմային զանգվածները հաշվարկելիս ի սկզբանե (19-րդ դարի սկզբից, Ջ. Դալթոնի առաջարկով, տե՛ս Դալթոնի ատոմիստական ​​տեսություն), ջրածնի ատոմի զանգվածը որպես ամենաթեթև տարր ընդունվել է որպես զանգվածի միավոր [հարաբերական] և , դրա նկատմամբ հաշվարկվել են այլ տարրերի ատոմների զանգվածները։ Բայց քանի որ տարրերի մեծ մասի ատոմային զանգվածները որոշվում են նրանց թթվածնային միացությունների բաղադրության հիման վրա, ապա իրականում (դե ֆակտո) հաշվարկները կատարվել են թթվածնի ատոմային զանգվածի հետ կապված, որը ենթադրվում էր 16; թթվածնի և ջրածնի ատոմային զանգվածների հարաբերակցությունը համարվել է հավասար 16:1: Հետագայում ավելի ճշգրիտ չափումները ցույց են տվել, որ այդ հարաբերակցությունը հավասար է 15,874:1 կամ, որը նույնն է, 16:1,0079, կախված նրանից, թե որ ատոմն է թթվածինը: կամ ջրածին - վերաբերում է ամբողջ թվին: Թթվածնի ատոմային զանգվածի փոփոխությունը կհանգեցնի տարրերի մեծ մասի ատոմային զանգվածների փոփոխությանը: Ուստի որոշվեց թթվածնի համար թողնել 16-ի ատոմային զանգվածը՝ ջրածնի ատոմային զանգվածը վերցնելով 1,0079։

Այսպիսով վերցվել է ատոմային զանգվածի միավորը 1 ⁄ 16 թթվածնի ատոմի զանգվածի մի մասը, որը կոչվում է թթվածնի միավոր. Հետագայում պարզվեց, որ բնական թթվածինը իզոտոպների խառնուրդ է, այնպես որ թթվածնի զանգվածի միավորը բնութագրում է բնական թթվածնի իզոտոպների (թթվածին-16, թթվածին-17 և թթվածին-18) ատոմների զանգվածի միջին արժեքը, ինչը պարզվեց. անկայուն լինել թթվածնի իզոտոպային կազմի բնական տատանումների պատճառով: Ատոմային ֆիզիկայի համար նման միավորը պարզվեց անընդունելի, և գիտության այս ճյուղում վերցվեց ատոմային զանգվածի միավորը. 1 ⁄ 16 թթվածնի ատոմի զանգվածի մի մասը 16 O. Արդյունքում ձևավորվեցին ատոմային զանգվածների երկու սանդղակներ՝ քիմիական և ֆիզիկական: Ատոմային զանգվածների երկու կշեռքի առկայությունը մեծ անհարմարություն է ստեղծել։ Ֆիզիկական և քիմիական մասշտաբներով հաշվարկված բազմաթիվ հաստատունների արժեքները տարբեր են: Այս անընդունելի դիրքորոշումը հանգեցրեց թթվածնի սանդղակի փոխարեն ատոմային զանգվածների ածխածնի սանդղակի ներդրմանը։

Հարաբերական ատոմային զանգվածների միասնական սանդղակը և ատոմային զանգվածի նոր միավորը ընդունվել են ֆիզիկոսների միջազգային կոնգրեսի կողմից (1960 թ.) և միավորվել են քիմիկոսների միջազգային կոնգրեսի կողմից (1961 թ., քիմիկոսների 1-ին միջազգային կոնգրեսից 100 տարի անց) Նախորդ երկու ատոմային զանգվածի թթվածնի միավորները՝ ֆիզիկական և քիմիական: Թթվածին քիմիականմիավորը հավասար է ատոմային զանգվածի նոր ածխածնային միավորի 0,999957-ին։ Ժամանակակից մասշտաբով թթվածնի և ջրածնի հարաբերական ատոմային զանգվածները համապատասխանաբար կազմում են 15,9994: 1,0079 ... Քանի որ ատոմային զանգվածի նոր միավորը կապված է կոնկրետ իզոտոպի հետ, այլ ոչ թե քիմիական նյութի ատոմային զանգվածի միջին արժեքին: տարրը, բնական իզոտոպային տատանումները չեն ազդում այս միավորի վերարտադրելիության վրա:

Ատոմների հիմնական հատկություններից մեկը նրանց զանգվածն է։ Ատոմի բացարձակ (ճշմարիտ) զանգված- չափազանց փոքր է: Անհնար է կշռել ատոմները կշեռքի վրա, քանի որ այդպիսի ճշգրիտ կշեռքներ գոյություն չունեն։ Նրանց զանգվածները որոշվել են հաշվարկներով։

Օրինակ, ջրածնի մեկ ատոմի զանգվածը 0.000.000.000.000.000.000.000.001.663 գրամ է:Ուրանի ատոմի զանգվածը՝ ամենածանր ատոմներից մեկը, մոտավորապես 0,000,000,000,000,000,000,000 4 գրամ է։

Ուրանի ատոմի զանգվածի ճշգրիտ արժեքը 3,952 ∙ 10−22 գ է, իսկ ջրածնի ատոմը, որն ամենաթեթևն է բոլոր ատոմներից, 1,673 ∙ 10−24 գ է։

Փոքր թվերով հաշվարկներ անելն անհարմար է։ Ուստի ատոմների բացարձակ զանգվածների փոխարեն օգտագործվում են դրանց հարաբերական զանգվածները։

Հարաբերական ատոմային զանգված

Ցանկացած ատոմի զանգվածի մասին կարելի է դատել՝ համեմատելով այն մեկ այլ ատոմի զանգվածի հետ (գտնել դրանց զանգվածների հարաբերակցությունը)։ Տարրերի հարաբերական ատոմային զանգվածների որոշումից ի վեր տարբեր ատոմներ են օգտագործվել որպես համեմատություն։ Ժամանակին ջրածնի և թթվածնի ատոմները համեմատության սկզբնական չափորոշիչներ էին:

Ընդունված հարաբերական ատոմային զանգվածների միասնական սանդղակ և ատոմային զանգվածի նոր միավոր Ֆիզիկոսների միջազգային կոնգրեսը (1960) և միավորվել է քիմիկոսների միջազգային կոնգրեսի կողմից (1961):

Մինչ օրս համեմատության չափանիշն է Ածխածնի ատոմի զանգվածի 1/12-ը։ Տրված արժեքկոչվում է ատոմային զանգվածի միավոր, կրճատ՝ a.u.m

Ատոմային զանգվածի միավոր (a.m.u.) - ածխածնի ատոմի 1/12 զանգված

Եկեք համեմատենք, թե քանի անգամ է տարբերվում ջրածնի ատոմի և ուրանի բացարձակ զանգվածը 1 amu, դրա համար մենք այս թվերը բաժանում ենք մեկ առ մեկ.

Հաշվարկներում ստացված արժեքները և տարրերի հարաբերական ատոմային զանգվածներն են՝ համեմատաբար Ածխածնի ատոմի զանգվածի 1/12-ը։

Այսպիսով, ջրածնի հարաբերական ատոմային զանգվածը մոտավորապես հավասար է 1-ի, իսկ ուրանը` 238:Նկատի ունեցեք, որ հարաբերական ատոմային զանգվածը չունի միավորներ, քանի որ բացարձակ զանգվածի միավորները (գրամները) ջնջվում են բաժանելիս:

Բոլոր տարրերի հարաբերական ատոմային զանգվածները նշված են Քիմիական տարրերի պարբերական աղյուսակում Դ.Ի. Մենդելեևը։ Հարաբերական ատոմային զանգվածը ներկայացնելու համար օգտագործվող խորհրդանիշն է Ար (r տառը հարաբերական բառի հապավումն է,ինչը նշանակում է հարաբերական):

Շատ հաշվարկներում օգտագործվում են տարրերի հարաբերական ատոմային զանգվածների արժեքները:Որպես ընդհանուր կանոն, Պարբերական համակարգում տրված արժեքները կլորացվում են ամբողջ թվերի: Նկատի ունեցեք, որ Պարբերական աղյուսակի տարրերը թվարկված են ատոմային հարաբերական զանգվածների ավելացման կարգով:

Օրինակ, օգտագործելով Պարբերական համակարգը, մենք որոշում ենք մի շարք տարրերի հարաբերական ատոմային զանգվածները.

Ar(O) = 16; Ar(Na) = 23; Ar(P) = 31:
Քլորի հարաբերական ատոմային զանգվածը սովորաբար գրվում է որպես 35,5!
Ar(Cl) = 35,5

• Հարաբերական ատոմային զանգվածները համաչափ են ատոմների բացարձակ զանգվածներին
• Հարաբերական ատոմային զանգվածի որոշման ստանդարտը ածխածնի ատոմի զանգվածի 1/12-ն է
• 1 ամու = 1,662 ∙ 10−24 գ
• Հարաբերական ատոմային զանգվածը նշանակվում է Ար
• Հաշվարկների համար հարաբերական ատոմային զանգվածների արժեքները կլորացվում են ամբողջ թվերով, բացառությամբ քլորի, որի համար Ar = 35,5
• Հարաբերական ատոմային զանգվածը չունի միավորներ

ատոմները շատ են փոքր չափսև շատ փոքր զանգված: Եթե ​​որևէ քիմիական տարրի ատոմի զանգվածը արտահայտենք գրամներով, ապա սա կլինի մի թիվ, որին նախորդում է ավելի քան քսան զրո տասնորդական կետից հետո: Ուստի անհարմար է ատոմների զանգվածը չափել գրամներով։

Այնուամենայնիվ, եթե մենք վերցնենք ցանկացած շատ փոքր զանգված որպես միավոր, ապա մնացած բոլոր փոքր զանգվածները կարող են արտահայտվել որպես հարաբերակցություն այս միավորին: Որպես ատոմի զանգվածի չափման միավոր ընտրվել է ածխածնի ատոմի զանգվածի 1/12-ը։

Ածխածնի ատոմի զանգվածի 1/12-ը կոչվում է ատոմային զանգվածի միավոր(a.am.):

Հարաբերական ատոմային զանգվածարժեք է, որը հավասար է որոշակի քիմիական տարրի ատոմի իրական զանգվածի և ածխածնի ատոմի իրական զանգվածի 1/12-ի հարաբերությանը: Սա չափազուրկ մեծություն է, քանի որ երկու զանգված բաժանված է։

A r = m ժամը: / (1/12)մ աղեղ.

բայց բացարձակ ատոմային զանգվածհարաբերական է արժեքով և ունի միավոր a.u.m.

Այսինքն՝ հարաբերական ատոմային զանգվածը ցույց է տալիս, թե կոնկրետ ատոմի զանգվածը քանի անգամ է մեծ ածխածնի ատոմի 1/12-ից։ Եթե ​​A ատոմն ունի r = 12, ապա նրա զանգվածը 12 անգամ մեծ է ածխածնի ատոմի զանգվածի 1/12-ից կամ, այլ կերպ ասած, ունի 12 ատոմային զանգվածի միավոր։ Սա կարող է պատահել միայն ածխածնի հետ (C): Ջրածնի ատոմը (H) ունի Ar = 1: Սա նշանակում է, որ նրա զանգվածը հավասար է ածխածնի ատոմի զանգվածի 1/12 զանգվածին: Թթվածինը (O) ունի 16 ամու հարաբերական ատոմային զանգված: Սա նշանակում է, որ թթվածնի ատոմը 16 անգամ ավելի զանգված է, քան ածխածնի ատոմի 1/12-ը, այն ունի 16 ատոմային զանգվածի միավոր։

Ամենաթեթև տարրը ջրածինն է։ Նրա զանգվածը մոտավորապես հավասար է 1 ամու։ Ամենածանր ատոմների զանգվածը մոտենում է 300 ամու:

Սովորաբար յուրաքանչյուր քիմիական տարրի համար դրա արժեքը ատոմների բացարձակ զանգվածն է՝ արտահայտված a-ով: ե.մ.-ը կլորացվում են:

Ատոմային զանգվածի միավորների արժեքը գրանցվում է պարբերական աղյուսակում:

Մոլեկուլների համար օգտագործվում է հայեցակարգը հարաբերական մոլեկուլային քաշ (Mr). Հարաբերական մոլեկուլային զանգվածցույց է տալիս, թե մոլեկուլի զանգվածը քանի անգամ է մեծ ածխածնի ատոմի զանգվածի 1/12-ից։ Բայց քանի որ մոլեկուլի զանգվածը հավասար է նրա բաղկացուցիչ ատոմների զանգվածների գումարին, հարաբերական մոլեկուլային զանգվածը կարելի է գտնել՝ պարզապես ավելացնելով այդ ատոմների հարաբերական զանգվածները։ Օրինակ, ջրի մոլեկուլը (H 2 O) պարունակում է երկու ջրածնի ատոմ Ar = 1 և մեկ թթվածնի ատոմ Ar = 16: Հետևաբար, Mr(H 2 O) = 18:

Մի շարք նյութեր ունեն ոչ մոլեկուլային կառուցվածք, օրինակ՝ մետաղները։ Նման դեպքում նրանց հարաբերական մոլեկուլային քաշը համարվում է նրանց հարաբերական ատոմային քաշին։

Քիմիայի մեջ կարևոր մեծությունը կոչվում է քիմիական տարրի զանգվածային բաժինմոլեկուլի կամ նյութի մեջ: Այն ցույց է տալիս, թե հարաբերական մոլեկուլային քաշի ինչ մասն է կազմում տրված տարր. Օրինակ, ջրում ջրածինը կազմում է 2 բաժին (քանի որ կա երկու ատոմ), իսկ թթվածինը` 16: Այսինքն, եթե խառնեք 1 կգ զանգվածով ջրածինը և 8 կգ զանգվածով թթվածինը, ապա դրանք կարձագանքեն առանց. նստվածք. Ջրածնի զանգվածային բաժինը 2/18 = 1/9 է, իսկ թթվածնի զանգվածային բաժինը 16/18 = 8/9 է։

Ատոմների և մոլեկուլների զանգվածները շատ փոքր են, ուստի հարմար է որպես չափման միավոր ընտրել ատոմներից մեկի զանգվածը և արտահայտել մնացած ատոմների զանգվածները դրա նկատմամբ։ Դա հենց այն է, ինչ արել է ատոմային տեսության հիմնադիր Դալթոնը, ով կազմել է ատոմային զանգվածների աղյուսակը՝ որպես միավոր վերցնելով ջրածնի ատոմի զանգվածը։

Մինչև 1961 թվականը ֆիզիկայում որպես ատոմային զանգվածի միավոր ընդունվում էր 16O թթվածնի ատոմի զանգվածի 1/16-ը, իսկ քիմիայում՝ բնական թթվածնի միջին ատոմային զանգվածի 1/16-ը, որը խառնուրդ է. երեք իզոտոպներ. Քիմիական զանգվածի միավորը 0,03%-ով մեծ էր ֆիզիկականից։

Ներկայումս ֆիզիկայում և քիմիայում ընդունվել է չափման միասնական համակարգ։ Որպես ատոմային զանգվածի ստանդարտ միավոր ընտրվել է 12C ածխածնի ատոմի զանգվածի 1/12-ը։

1 ամու \u003d 1/12 մ (12 C) \u003d 1,66057 × 10-27 կգ \u003d 1,66057 × 10-24 գ:

Հարաբերական ատոմային զանգվածը հաշվարկելիս՝ տարրերի իզոտոպների առատությունը երկրի ընդերքը. Օրինակ՝ քլորն ունի երկու իզոտոպ՝ 35Cl (75.5%) և 37Cl (24.5%)։Քլորի հարաբերական ատոմային զանգվածը հետևյալն է.

Ar(Cl) = (0,755xm(35Cl) + 0,245xm(37Cl)) / (1/12xm(12C) = 35,5:

Հարաբերական ատոմային զանգվածի սահմանումից հետևում է, որ ատոմի միջին բացարձակ զանգվածը հավասար է հարաբերական ատոմային զանգվածին ամուի վրա.

m(Cl) = 35,5 × 1,66057 × 10-24 = 5,89 × 10-23 գ:

Խնդիրների լուծման օրինակներ

Հարաբերական ատոմային և մոլեկուլային զանգվածներ

Այս հաշվիչը նախատեսված է տարրերի ատոմային զանգվածը հաշվարկելու համար:

Ատոմային զանգված(Կոչվում է նաեւ հարաբերական ատոմային զանգված) նյութի մեկ ատոմի զանգվածի արժեքն է։ Հարաբերական ատոմային զանգվածը արտահայտվում է ատոմային զանգվածի միավորներով։ Հարաբերական ատոմային զանգված տարբերակիչ(Ճիշտ) քաշըատոմ. Միևնույն ժամանակ, ատոմի իրական զանգվածը չափազանց փոքր է և, հետևաբար, ոչ պիտանի գործնական օգտագործման համար:

Նյութի ատոմային զանգվածն ազդում է քանակի վրա պրոտոններԵվ նեյտրոններատոմի միջուկում։

Էլեկտրոնների զանգվածը անտեսվում է, քանի որ այն շատ փոքր է:

Նյութի ատոմային զանգվածը որոշելու համար պետք է մուտքագրել հետևյալ տվյալները.

• Պրոտոնների թիվը- քանի պրոտոն կա նյութի միջուկում.
• Նեյտրոնների թիվըՔանի՞ նեյտրոն կա նյութի միջուկում:

Այս տվյալների հիման վրա հաշվիչը կհաշվի նյութի ատոմային զանգվածը՝ արտահայտված ատոմային զանգվածի միավորներով։

Քիմիական տարրերի և դրանց ատոմային զանգվածի աղյուսակ ջրածինը Հ 1,0079 նիկել Չկա 58,70 հելիում նա է 4,0026 հացթուխ Cu 63,546 լիթիում Լի 6941 ցինկ Zn 65,38 բերիլիում լինել 9,01218 Գալիա Վրաստան 69,72 Բոր IN 10,81 Գերմանիա Գ.Է. 72,59 Ածխածին ԻՑ 12,011 մկնդեղ ինչպես 74,9216 ազոտ Ն 14,0067 սելեն են 78,96 թթվածին մասին 15,9994 Բրոմ բրոմ 79904 ֆտորիդ Ֆ 18,99840 կրիպտոն Քր 83,80 նեոնային ոչ 20,179 ռուբիդիում Ռբ 85,4678 նատրիում վրա 22,98977 ստրոնցիում ջնջվել է 87,62 մագնեզիում մգ 24,305 իտրիում Յ 88,9059 ալյումինե Ալ 26,98154 ցիրկոնիում Զր 91,22 նիոբիում Նբ 92,9064 Նոբելյան ոչ 255 մոլիբդեն Մո 95,94 Լոուրենս lr 256 տեխնիում Ծ 98,9062 Կուրչատովին կա 261 ռութենիում Ռու 101,07 * * * ռոդիում ռեզուս 102.9055 * * * պալադիում Pd 106,4 * * * արծաթ Ագ 107 868 * * * սիլիկոն դու 28,086 կադմիում CD 112,40 ֆոսֆոր Պ 30,97376 Հնդկաստան 114,82 ծծումբ 32,06 անագ sn 118,69 քլորին Cl 35,453 անտիմոն Սբ 121,75 արգոն Արկանզաս 39,948 տելուրիում Սրանք 127,60 կալիում TO 39,098 յոդ Ի 126,904 կալցիում Կալիֆորնիա 40,08 քսենոն Xe 131,30 սկանդիում Հարավային ԿԱրոլինա 44,9559 ցեզիում Cs 132.9054 Տիտանի Սրանք 47,90 բարիում բա 137,34 վանադիում 50,9414 լանթան լա 138.9055 քրոմ Քր 51,996 ցերիում Կ 140,12 մանգան Մինեսոտա 54,9380 Պրասեոդիմ Պր 140.9077 երկաթ Ֆե 55,847 ես չեմ Նդ 144,24 կոբալտ Ընկ. 58,9332 պրոմեթիում երեկոները Սամարիա սմ 150,4 բիսմութ պիտի 208.9804 եվրոպիում Եվրոպական Միություն 151,96 Պոլոնիում հետո 209 gadolinium Գ-դ 157,25 ԱՍՏԱՏ մեջ 210 տերբիում Թբ 158.9254 ռադոն Rn 222 դիսպրոզիում դու $ 16,50 Ֆրանսիա պ 223 Հոլմիում Հեյ 164.9304 շառավիղը Ռ 226.0254 էրբիում Էր 167,26 ակտինիում փոփոխական հոսանք 227 թուլիում Թմ 168.9342 թորիում րդ 232.0381 իտերբիում Յբ 173,04 պրոտակտինիում Փենսիլվանիա 231.0359 Լուտետիա Լու 174,97 Ուրան U 238,029 հաֆնիում բարձր հաճախություն 178,49 նեպտունիում Նպ 237.0482 տանտալ սա 180.9479 պլուտոնիում Pu 244 վոլֆրամ Վ 183,85 Ամերիկա Ամ 243 ռենիում վեր 186,207 կյուրի սմ 247 օսմիում ՕՀ 190,2 Բերքլի Բ.Կ. 247 իրիդիում ինֆրակարմիր 192,22 Կալիֆորնիա համեմատել 251 պլատինե Պտ 195,09 Էյնշտեյնը էս 254 ոսկի Ավ 196.9665 ֆերմի fm 257 Մերկուրի Մերկուրի 200,59 Մենդելևի Մերիլենդ 258 թալիում Թլ 204,37 * * * Առաջնորդել Pb 207,2 * * *

Տարրի հարաբերական ատոմային զանգված Առաջադրանքի կարգավիճակը. Որոշեք թթվածնի մոլեկուլի զանգվածը: առաջադրանքի համարը. 4.1.2 «USPTU-ի ֆիզիկայի առաջիկա քննություններին նախապատրաստվելու խնդիրների ժողովածուից». տեղեկատվություն: Լուծում: Դիտարկենք թթվածնի մոլեկուլային մոլեկուլ \(\nu\) (կամայական թիվ): Հիշեցնենք, որ թթվածնի բանաձևը O2 է: Տրված թթվածնի զանգվածը (\m) գտնելու համար թթվածնի մոլեկուլային զանգվածը \(M\) բազմապատկվում է \(\nu\) մոլերի թվով։ Օգտագործելով պարբերական աղյուսակը, հեշտ է հաստատել, որ թթվածնի մոլային զանգվածը \ (M \) 32 գ / մոլ է կամ 0,032 կգ / մոլ: Մեկ մոլում ավոգադրո մոլեկուլների թիվը \ (N_A \) և v \ (\ nu \) mol - v \ (\ nu \) երբեմն ավելի մեծ է, այսինքն. Մեկ \ (m_0 \) մոլեկուլի զանգվածը գտնելու համար \ (m \) ընդհանուր զանգվածը պետք է բաժանվի \ (N \) մոլեկուլների թվի վրա։ \[(m_0)=\frac(m)(N)\] \[(m_0)=\frac((\nu\cdot M))((\nu\cdot(N_A)))\] \((M_0)=\frac(M)(((N_A)))\] Ավոգադրոյի թիվը (N_A1) աղյուսակային արժեք է, որը հավասար է 6,022 1023 մոլ-1-ի: Մենք կատարում ենք հաշվարկներ. \[(M_0) = \frac ((0.032)) ((6.022\cdot ((10) * (23)))) = 5.3\cdot (10^(-26)) \; = 5,3 կգ\cdot(10^(-23))\; r\] Պատասխան՝ 5.3 10-23 Եթե ​​դուք չեք հասկանում լուծումը, և եթե ունեք հարցեր կամ հայտնաբերում եք սխալ, կարող եք մեկնաբանություն թողնել ստորև: Ատոմները շատ փոքր են և շատ փոքր: Եթե ​​քիմիական տարրի ատոմի զանգվածն արտահայտենք գրամներով, ապա սա կլինի մի թիվ, որի համար ստորակետը քսան զրոից ավելի է։ Հետևաբար, ատոմների զանգվածը գրամով չափելը տեղին չէ: Այնուամենայնիվ, եթե մենք վերցնենք շատ փոքր զանգված մեկ միավորի համար, ապա մնացած բոլոր փոքր զանգվածները կարող են արտահայտվել որպես այդ միավորի հարաբերակցություն: Որպես ատոմի զանգվածի չափման միավոր ընտրվում է ածխածնի ատոմի զանգվածի 1/12-ը։ Այն կոչվում է ածխածնի ատոմի զանգվածի 1/12: ատոմային զանգված(Աե. Ատոմային զանգվածի բանաձև Հարաբերական ատոմային զանգվածարժեքը հավասար է որոշակի քիմիական տարրի ատոմի իրական զանգվածի և ածխածնի ատոմի իրական զանգվածի 1/12-ի հարաբերությանը: Սա անսահման մեծություն է, քանի որ երկու զանգվածները բաժանված են: Ար = մաթ. / (1/12) գավաթ. Այնուամենայնիվ, բացարձակ ատոմային զանգվածհավասար է հարաբերական արժեքին և ունի ամու չափման միավոր: Սա նշանակում է, որ հարաբերական ատոմային զանգվածը ցույց է տալիս, թե տվյալ ատոմի զանգվածը քանի անգամ է մեծ ածխածնի ատոմի 1/12-ից։ Եթե ​​Ar ատոմը = 12, ապա նրա զանգվածը 12 անգամ մեծ է ածխածնի ատոմի զանգվածի 1/12-ից կամ, այլ կերպ ասած, 12 ատոմային զանգվածի միավորից։ Դա կարող է լինել միայն ածխածնի համար (C): Ջրածնի ատոմի վրա (H) Ar = 1. Սա նշանակում է, որ նրա զանգվածը հավասար է ածխածնի ատոմի զանգվածի 1/12 մասի զանգվածին։ Թթվածնի համար (O) հարաբերական ատոմային զանգվածը 16 ամու է։ Սա նշանակում է, որ թթվածնի ատոմը 16 անգամ մեծ է ածխածնի ատոմի 1/12-ից և ունի 16 ատոմային զանգվածի միավոր։ Ամենաթեթև տարրը ջրածինն է։ Նրա զանգվածը մոտ 1 ամու է։ Ամենածանր ատոմների վրա զանգվածը մոտենում է 300 ամու։ Սովորաբար, յուրաքանչյուր քիմիական տարրի համար դրա արժեքը ատոմների բացարձակ զանգվածն է՝ արտահայտված a. օրինակ. Ատոմային զանգվածի միավորների արժեքը գրանցվում է պարբերական աղյուսակում: Մոլեկուլների համար օգտագործվող հայեցակարգ հարաբերական մոլեկուլային քաշ (գ). Հարաբերական մոլեկուլային քաշը ցույց է տալիս, թե մոլեկուլի զանգվածը քանի անգամ է մեծ ածխածնի ատոմի զանգվածի 1/12-ից։ Այնուամենայնիվ, քանի որ մոլեկուլի զանգվածը հավասար է նրա զանգվածների գումարին ատոմային ատոմներ, հարաբերական մոլեկուլային քաշը կարելի է գտնել պարզապես ավելացնելով հարաբերական զանգվածներայս ատոմները. Օրինակ, ջրի մոլեկուլը (H2O) պարունակում է երկու ջրածնի ատոմ Ar = 1 և մեկ թթվածնի ատոմ Ar = 16: Հետևաբար, ջենթլմեն (H2O) = 18: Շատ նյութեր ունեն ոչ մոլեկուլային կառուցվածք, օրինակ՝ մետաղները։ Այս դեպքում նրանց հարաբերական մոլեկուլային քաշը հավասար է նրանց հարաբերական ատոմային զանգվածին։ Քիմիան կոչվում է զգալի քանակություն քիմիական տարրի զանգվածային բաժինմոլեկուլի կամ նյութի մեջ: Այն ցույց է տալիս, թե որքան հարաբերական մոլեկուլային քաշ է պատկանում այս տարրին: Օրինակ, ջրում ջրածինը ունի 2 մաս (որպես երկու ատոմ) և թթվածինը 16: Սա նշանակում է, որ երբ ջրածինը խառնվում է 1 կգ և 8 կգ թթվածնի զանգվածի հետ, նրանք արձագանքում են առանց մնացորդ թողնելու: Ջրածնի զանգվածային բաժինը 2/18 = 1/9 է, իսկ թթվածնի պարունակությունը՝ 16/18 = 8/9։ միկրոբալանսըհակառակ դեպքում աջակցություն, ատոմային հավասարակշռություն(Անգլերեն մանրէաբանական կամ անգլերեն նանոխողովակներ) տերմին է, որը վերաբերում է. վերլուծական գործիքների մեծ խումբ, որոնց ճշգրտությունը չափում է զանգվածը մեկից մինչև մի քանի հարյուր միկրոգրամ. հատուկ բարձր ճշգրտության գործիք, որը թույլ է տալիս չափել առարկաների զանգվածը մինչև 0,1 նգ (նանովեզիա): նկարագրությունը Միկրոգլոբուսի մասին ամենավաղ հիշատակումներից մեկը վերաբերում է 1910թ.-ին, երբ Ուիլյամ Ռեմսին տեղեկացվեց, թե որքան է այն զարգացել՝ թույլ տալով որոշել 0,1 մմ3 մարմնի կշիռները մինչև 10-9 գ (1 նգ): Մեր օրերում «մանրէաբանական» տերմինը ավելի հաճախ օգտագործվում է այն սարքերի համար, որոնք չափում և որոշում են զանգվածի փոփոխությունները միկրոգրամների (10-6 գրամ) միջակայքում: Մանրէաբանները մտան ժամանակակից գիտահետազոտական ​​և արդյունաբերական լաբորատորիաների պրակտիկա և ավարտեցին ուս տարբեր տարբերակներտարբեր զգայունությամբ և համապատասխան ծախսերով։ Միաժամանակ նանոգրամների ոլորտում մշակվում է չափման տեխնիկա։ քիմիա։ Ինչպե՞ս գտնել հարաբերական ատոմային զանգվածը: Երբ մենք խոսում ենք նանոգրամի մակարդակով զանգվածի չափման մասին, որը կարևոր է ատոմների, մոլեկուլների կամ կլաստերների զանգվածը չափելու համար, մենք նախ հաշվի ենք առնում զանգվածային սպեկտրոմետրիան: Այս դեպքում պետք է նկատի ունենալ, որ այս մեթոդով զանգվածի չափումը ենթադրում է կշռող առարկաները իոնների վերածելու անհրաժեշտություն, ինչը երբեմն շատ անցանկալի է։ Դա անհրաժեշտ չէ, երբ օգտագործվում է մեկ այլ գործնականորեն կարևոր և լայնորեն օգտագործվող սարք՝ մեծածավալ քվարցային մանրէների ճշգրիտ չափման համար, որի գործողության մեխանիզմը նկարագրված է համապատասխան հոդվածում: հղումներ Ջենսեն Կ., Կվանպյո Քիմ, Զեթլ Ա. Nanomechan ատոմային լուծման ատոմային դետեկտոր // arXiv: 0809.2126 (սեպտեմբերի 12, 2008 թ.):