ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Желязо- двадесет и шестият елемент на периодичната система. Обозначение - Fe от латинското "ferrum". Намира се в четвърти период, VIIIБ група. Отнася се за метали. Ядреният заряд е 26.

Желязото е най-разпространеният метал на земното кълбо след алуминия: съставлява 4% (тегл.) от земната кора. Желязото се намира под формата на различни съединения: оксиди, сулфиди, силикати. Желязото се намира в свободно състояние само в метеорити.

Най-важните железни руди включват магнитна желязна руда Fe 3 O 4 , червена желязна руда Fe 2 O 3 , кафява желязна руда 2Fe 2 O 3 × 3H 2 O и шпатова желязна руда FeCO 3 .

Желязото е сребрист (фиг. 1) пластичен метал. Поддава се добре на коване, валцуване и други видове механична обработка. Механичните свойства на желязото силно зависят от неговата чистота - от съдържанието дори на много малки количества други елементи в него.

Ориз. 1. Желязо. Външен вид.

Атомна и молекулна маса на желязото

Относително молекулно тегло на веществото(M r) е число, показващо колко пъти масата на дадена молекула е по-голяма от 1/12 масата на въглероден атом и относителна атомна маса на даден елемент(A r) - колко пъти средната маса на атомите на химичен елемент е по-голяма от 1/12 масата на въглероден атом.

Тъй като в свободно състояние желязото съществува под формата на моноатомни Fe молекули, стойностите на неговите атомни и молекулни маси съвпадат. Те са равни на 55,847.

Алотропия и алотропни модификации на желязото

Желязото образува две кристални модификации: α-желязо и γ-желязо. Първият от тях има телецентрирана кубична решетка, вторият има лицецентрирана кубична решетка. α-Желязото е термодинамично стабилно в два температурни диапазона: под 912 o C и от 1394 o C до точката на топене. Точката на топене на желязото е 1539 ± 5 o C. Между 912 o C и от 1394 o C γ-желязото е стабилно.

Температурните диапазони на стабилност на α- и γ-желязото се определят от естеството на промяната на енергията на Гибс на двете модификации с температурни промени. При температури под 912 o C и над 1394 o C енергията на Гибс на α-желязото е по-малка от енергията на Гибс на γ-желязото, а в диапазона 912 - 1394 o C е по-голяма.

Изотопи на желязото

Известно е, че в природата желязото се среща под формата на четири стабилни изотопа 54 Fe, 56 Fe, 57 Fe и 57 Fe. Техните масови числа са съответно 54, 56, 57 и 58. Ядрото на атома на желязния изотоп 54 Fe съдържа двадесет и шест протона и двадесет и осем неутрона, а останалите изотопи се различават от него само по броя на неутроните.

Съществуват изкуствени изотопи на желязото с масови числа от 45 до 72, както и 6 изомерни състояния на ядрата. Най-дълготрайният сред горните изотопи е 60 Fe с период на полуразпад от 2,6 милиона години.

Железни йони

Електронната формула, демонстрираща орбиталното разпределение на железните електрони, е следната:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 .

В резултат на химично взаимодействие желязото отдава своите валентни електрони, т.е. е техен донор и се превръща в положително зареден йон:

Fe 0 -2e → Fe 2+ ;

Fe 0 -3e → Fe 3+.

Молекула и атом на желязото

В свободно състояние желязото съществува под формата на моноатомни Fe молекули. Ето някои свойства, характеризиращи атома и молекулата на желязото:

Железни сплави

До 19-ти век железните сплави са били известни главно със своите сплави с въглерод, наречени стомана и чугун. По-късно обаче бяха създадени нови сплави на основата на желязо, съдържащи хром, никел и други елементи. Понастоящем железните сплави се разделят на въглеродни стомани, чугуни, легирани стомани и стомани със специални свойства.

В технологията железните сплави обикновено се наричат ​​черни метали, а производството им - черна металургия.

Примери за решаване на проблеми

Упражнение	Елементният състав на веществото е следният: масовата част на желязния елемент е 0,7241 (или 72,41%), масовата част на кислорода е 0,2759 (или 27,59%). Изведете химичната формула.
Решение	Масовата част на елемент X в молекула със състав NX се изчислява по следната формула: ω (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%. Нека обозначим броя на железните атоми в молекулата с "x", броя на кислородните атоми с "y". Нека намерим съответните относителни атомни маси на елементите желязо и кислород (ще закръглим стойностите на относителните атомни маси, взети от периодичната таблица на Д. И. Менделеев, до цели числа). Ar(Fe) = 56; Ar(O) = 16. Разделяме процентното съдържание на елементите на съответните относителни атомни маси. Така ще намерим връзката между броя на атомите в молекулата на съединението: x:y= ω(Fe)/Ar(Fe) : ω(O)/Ar(O); x:y = 72,41/56: 27,59/16; x:y = 1,29:1,84. Нека приемем най-малкото число като едно (т.е. да разделим всички числа на най-малкото число 1,29): 1,29/1,29: 1,84/1,29; Следователно най-простата формула за комбинацията от желязо и кислород е Fe 2 O 3.
Отговор	Fe2O3

Физическите свойства на желязото зависят от неговата чистота. Чистото желязо е доста пластичен метал със сребристо-бял цвят. Плътността на желязото е 7,87 g/cm3. Точката на топене е 1539 ° C. За разлика от много други метали, желязото проявява магнитни свойства.

Чистото желязо е доста стабилно на въздух. В практическите дейности се използва желязо, съдържащо примеси. При нагряване желязото е доста активно спрямо много неметали. Нека разгледаме химичните свойства на желязото, като използваме примера за взаимодействие с типичните неметали: кислород и сяра.

Когато желязото гори в кислород, се образува съединение от желязо и кислород, което се нарича железен котлен камък. Реакцията е придружена от отделяне на топлина и светлина. Нека създадем уравнение за химическа реакция:

3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4

При нагряване желязото реагира бурно със сярата, за да образува ферум(II) сулфид. Реакцията също е придружена от отделяне на топлина и светлина. Нека създадем уравнение за химическа реакция:

Желязото се използва широко в промишлеността и бита. Желязната епоха е епоха в развитието на човечеството, започнала в началото на първото хилядолетие пр. н. е. във връзка с разпространението на топенето на желязо и производството на железни инструменти и бойни оръжия. Желязната епоха заменя бронзовата. Стоманата се появява за първи път в Индия през десети век пр.н.е., чугунът едва през Средновековието. Чистото желязо се използва за направата на трансформаторни сърцевини и електромагнити, както и за производството на специални сплави. Най-често използваните железни сплави в практиката са чугунът и стоманата. Чугунът се използва при производството на отливки и стомана, стоманата се използва като конструктивни и инструментални материали, които са устойчиви на корозия.

Под въздействието на атмосферния кислород и влага железните сплави се превръщат в ръжда. Продуктът на ръжда може да бъде описан с химическата формула Fe 2 O 3 · xH 2 O. Една шеста от разтопения чугун умира от ръжда, така че въпросът за борбата с корозията е много важен. Методите за защита от корозия са много разнообразни. Най-важните от тях: защита на металната повърхност с покритие, създаване на сплави с антикорозионни свойства, електрохимични агенти, промяна на състава на околната среда. Защитните покрития се разделят на две групи: метални (покритие на желязо с цинк, хром, никел, кобалт, мед) и неметални (лакове, бои, пластмаси, гума, цимент). Чрез въвеждане на специални добавки в състава на сплавите се получава неръждаема стомана.

Желязо. Поява на желязо в природата

Желязо. Разпространението на желязото в природата. Биологична роля на желязото

Вторият важен химичен елемент след кислорода, чиито свойства ще бъдат изучавани, е ферумът. Желязото е метален елемент, който образува простото вещество желязо. Желязото е част от осмата група на вторичната подгрупа на периодичната таблица. Според номера на групата максималната валентност на желязото трябва да бъде осем, но в съединенията на Ferum той по-често проявява валентност две и три, както и известни съединения с желязна валентност шест. Относителната атомна маса на желязото е петдесет и шест.

По отношение на разпространението си в земната кора ферумът се нарежда на второ място сред металните елементи след алуминия. Масовата част на желязото в земната кора е почти пет процента. Желязото се среща много рядко в естественото си състояние, обикновено само под формата на метеорити. Именно в тази форма нашите предци са успели да се запознаят за първи път с желязото и да го оценят като много добър материал за направата на инструменти. Смята се, че желязото е основният компонент на земното ядро. Ферумът най-често се среща в природата в рудите. Най-важните от тях са: магнитна желязна руда (магнетит) Fe 3 O 4, червена желязна руда (хематит) Fe 2 O 3, кафява желязна руда (лимонит) Fe 2 O 3 nH 2 O, железен пирит (пирит) FeS 2 , шпатова желязна руда ( сидерит ) FeСO3, гьотит FeO (OH). Водите на много минерални извори съдържат Fe (HCO 3) 2 и някои други железни соли.

Желязото е жизненоважен елемент. В човешкото тяло, подобно на животните, ферумът присъства във всички тъкани, но най-голямата му част (около три грама) е концентрирана в кръвните клетки. Атомите на желязото заемат централно място в молекулите на хемоглобина; хемоглобинът дължи цвета си и способността си да прикрепя и отстранява кислород към тях. Желязото участва в процеса на транспортиране на кислород от белите дробове до тъканите на тялото. Дневната нужда на организма от Ферум е 15-20 мг. Общото му количество влиза в човешкото тяло с растителни храни и месо. При загуба на кръв нуждата от Ferum надвишава количеството, което човек получава от храната. Липсата на желязо в организма може да доведе до състояние, характеризиращо се с намаляване на броя на червените кръвни клетки и хемоглобина в кръвта. Добавките с желязо трябва да се приемат само според предписанието на лекар.

Химични свойства на кислорода. Реакции на съединения

Химични свойства на кислорода. Реакции на съединения. Понятие за оксиди, окисление и горене. Условия за възникване и спиране на горенето

При нагряване кислородът реагира бурно с много вещества. Ако добавите горещ въглен С в съд с кислород, той се нажежава до бяло и гори. Нека създадем уравнение за химическа реакция:

C + ONaHCO 2 = CONaHCO 2

Сярата S гори в кислород с ярко син пламък, образувайки газообразно вещество - серен диоксид. Нека създадем уравнение за химическа реакция:

S + ONaHCO 2 = SONaHCO 2

Фосфор P гори в кислород с ярък пламък, за да произведе гъст бял дим, който се състои от твърди частици фосфорен (V) оксид. Нека създадем уравнение за химическа реакция:

4P + 5ONaHCO 2 = 2PNaHCO 2 ONaHCO 5

Реакционните уравнения за взаимодействие на кислород с въглища, сяра и фосфор се обединяват от факта, че във всеки случай едно вещество се образува от две изходни вещества. Такива реакции, в резултат на които се образува само едно вещество (продукт) от няколко изходни вещества (реагенти), се наричат ​​комуникационни реакции.

Продуктите от взаимодействието на кислорода с разглежданите вещества (въглища, сяра, фосфор) са оксиди. Оксидите са сложни вещества, съдържащи два елемента, единият от които е кислород. Почти всички химични елементи образуват оксиди, с изключение на някои инертни елементи: хелий, неон, аргон, криптон и ксенон. Има някои химични елементи, които не се свързват директно с кислорода, като Aurum.

Химичните реакции на веществата, взаимодействащи с кислорода, се наричат ​​окислителни реакции. Понятието "окисление" е по-общо от понятието "изгаряне". Горенето е химическа реакция, при която веществата се окисляват, съпроводено с отделяне на топлина и светлина. За да възникне горене, са необходими следните условия: тесен контакт на въздуха със запалимото вещество и нагряване до температурата на запалване. За различните вещества температурата на запалване има различни стойности. Например температурата на запалване на дървесен прах е 610 ° C, сярата - 450 ° C, белият фосфор 45 - 60 ° C. За да се предотврати изгарянето, е необходимо да се възбуди поне едно от тези условия. Това означава, че е необходимо да се отстрани запалимото вещество, да се охлади под температурата на запалване и да се блокира достъпът на кислород. Горивните процеси ни съпътстват в ежедневието, затова всеки човек трябва да познава условията за възникване и прекратяване на горенето, както и да спазва необходимите правила за работа със запалими вещества.

Цикъл на кислорода в природата

Цикъл на кислорода в природата. Използването на кислорода, неговата биологична роля

Около една четвърт от атомите на цялата жива материя са кислород. Тъй като общият брой на кислородните атоми в природата е постоянен, тъй като кислородът се отстранява от въздуха поради дишане и други процеси, той трябва да бъде попълнен. Най-важните източници на кислород в неживата природа са въглеродният диоксид и водата. Кислородът навлиза в атмосферата главно чрез процеса на фотосинтеза, който включва това-о-две. Важен източник на кислород е земната атмосфера. Част от кислорода се образува в горните части на атмосферата поради дисоциацията на водата под въздействието на слънчевата радиация. Част от кислорода се отделя от зелените растения по време на процеса на фотосинтеза с ал-две-о и това-в-две. От своя страна, атмосферното това-о-две се образува в резултат на реакции на горене и дишане на животни. Атмосферният o-two се изразходва за образуването на озон в горните части на атмосферата, окислителните процеси на изветряне на скалите, в процеса на дишане на животните и в реакциите на горене. Преобразуването на това-о-две в це-о-две води до освобождаване на енергия; съответно трябва да се изразходва енергия, за да се трансформира това-о-две в о-две. Тази енергия се оказва Слънцето. Така животът на Земята зависи от цикличните химични процеси, станали възможни благодарение на слънчевата енергия.

Използването на кислород се дължи на неговите химични свойства. Кислородът се използва широко като окислител. Използва се за заваряване и рязане на метали, в химическата промишленост - за получаване на различни съединения и интензифициране на някои производствени процеси. В космическите технологии кислородът се използва за изгаряне на водород и други видове гориво, в авиацията - при летене на голяма надморска височина, в хирургията - за подпомагане на пациенти със затруднено дишане.

Биологичната роля на кислорода се определя от способността му да поддържа дишането. Човек при дишане в рамките на една минута изразходва средно 0,5 dm3 кислород, през деня - 720 dm3, а през годината - 262,8 m3 кислород.
1. Реакцията на термично разлагане на калиев перманганат. Нека създадем уравнение за химическа реакция:

Веществото калий-манган-о-4 е широко разпространено в ежедневието под името "калиев перманганат". Образуваният кислород се проявява чрез тлееща треска, която мига ярко при отвора на изходната тръба за газ на устройството, в което се извършва реакцията, или когато се вкарва в съд с кислород.

2. Реакцията на разлагане на водороден пероксид в присъствието на манганов (IV) оксид. Нека създадем уравнение за химическа реакция:

Водородният прекис също е добре познат от ежедневието. Може да се използва за лечение на ожулвания и леки рани (разтвор от три процента ал-две-о-две трябва да има във всеки спешен комплект). Много химични реакции се ускоряват в присъствието на определени вещества. В този случай реакцията на разлагане на водороден пероксид се ускорява от манган-о-две, но самият манган-о-две не се консумира и не е част от реакционните продукти. Манган-о-два е катализатор.

Катализаторите са вещества, които ускоряват химичните реакции, без да се изразходват. Катализаторите се използват не само широко в химическата промишленост, но и играят важна роля в човешкия живот. Естествени катализатори, наречени ензими, участващи в регулирането на биохимичните процеси.

Кислородът, както беше отбелязано по-рано, е малко по-тежък от въздуха. Следователно той може да бъде събран чрез изместване на въздух в съд, поставен с отвора нагоре.

Те го възстановиха с дървени въглища в ковачница (виж), построена в яма; изпомпваха мехове в ковачницата, продуктът, крицата, се отделяше от шлаката чрез удари и от него се коваха различни продукти. Тъй като методите за продухване се подобриха и височината на огнището се увеличи, процесът се увеличи и част от него се карбюризира, т.е. се получи чугун; този относително крехък продукт се счита за производствен отпадък. Оттук и името на чугуна „прасе“, „прасе“ - английско чугун. По-късно беше забелязано, че при зареждане на чугун, а не на желязо в ковачницата, се получава и нисковъглеродно желязо тесто и такъв двуетапен процес (виж преразпределението на Крични) се оказа по-изгоден от процеса на издухване на сирене. През 12-13в. методът на крещенето вече беше широко разпространен. През 14 век Чугунът започва да се топи не само като полупродукт за по-нататъшна обработка, но и като материал за леене на различни продукти. От същото време датира и преустройството на пещта в мина („къща“), а след това в доменна пещ. В средата на 18в. В Европа започва да се използва тигелният процес за производство на стомана, който е бил известен в Сирия през ранното средновековие, но по-късно се оказва забравен. С този метод стоманата се произвежда чрез топене на метални заряди в малки (тигли) от силно огнеупорна маса. През последната четвърт на 18в. Започва да се развива пудлинг процесът на превръщане на чугуна в огнено отразяващо огнище (виж Пудлинг). Индустриалната революция от 18-ти - началото на 19-ти век, изобретяването на парната машина, изграждането на железопътни линии, големи мостове и парния флот създадоха огромна нужда от него. Въпреки това, всички съществуващи производствени методи не могат да задоволят нуждите на пазара. Масовото производство на стомана започва едва в средата на 19-ти век, когато са разработени процесите на Бесемер, Томас и мартеновите процеси. През 20 век Процесът на топене в електрическа пещ възниква и става широко разпространен, произвеждайки висококачествена стомана.

Разпространение в природата. По съдържание в литосферата (4,65% от масата) се нарежда на второ място сред (първи). Мигрира енергично в земната кора, образувайки около 300 (и др.). участва активно в магматични, хидротермални и супергенни процеси, които са свързани с образуването на различни видове отлагания (виж Желязо). - земни дълбочини, натрупва се в ранните стадии на магмата, в ултраосновни (9,85%) и основни (8,56%) (в гранитите е само 2,7%). B се натрупва в много морски и континентални седименти, образувайки седиментни отлагания.

Следните са физични свойства, свързани предимно с тези с общо съдържание на примеси по-малко от 0,01% от масата:

Едно своеобразно взаимодействие с. Концентрираната HNO 3 (плътност 1,45 g/cm 3) пасивира поради появата на защитен оксиден филм върху повърхността му; по-разреденият HNO 3 се разтваря, за да образува Fe 2+ или Fe 3+, като се редуцира до MH 3 или N 2 O и N 2.

Получаване и приложение. Чистият се получава в сравнително малки количества воден разтвор. Разработва се метод за директно получаване от. Производството на сравнително чисти метали постепенно нараства, или директно от рудни концентрати, или от въглища на относително ниски нива.

Най-важната съвременна технология. В чиста форма, поради ниската си стойност, той практически не се използва, въпреки че в ежедневието продуктите от стомана или чугун често се наричат ​​​​„желязо“. Основната маса се използва под формата на много различни състави и свойства. Той представлява приблизително 95% от всички метални изделия. Богатите (над 2% тегловни) чугуни се топят в доменни пещи от обогатено желязо (виж Производство на доменни пещи). Стомана от различни степени (съдържание по-малко от 2% от теглото) се топи от чугун в открити огнища и електрически преобразуватели чрез (изгаряне) на излишък, отстраняване на вредни примеси (главно S, P, O) и добавяне на легиращи елементи (вижте Open -огнище, конвертор). Високолегираните стомани (с високо съдържание на други елементи) се топят в електрическа дъга и индукция. Използват се нови процеси за производство на стомани и за особено критични цели - вакуум, електрошлаково претопяване, плазмено и електронно-лъчево топене и др. Разработват се методи за топене на стомана в непрекъснато работещи агрегати, които осигуряват високо качество и автоматизация на процеса.

Въз основа на това се създават материали, които могат да издържат на въздействието на високи и ниски, и високи, агресивни среди, високи променливи напрежения, ядрена радиация и др. Производството му непрекъснато расте. През 1971 г. СССР произвежда 89,3 милиона тона желязо и 121 милиона тона стомана.

Л. А. Шварцман, Л. В. Ванюкова.

Като художествен материал се използва от древността в Египет (за главата от гробницата на Тутанкамон край Тива, средата на 14 век пр. н. е., Ашмолов музей, Оксфорд), Месопотамия (кинжали, открити близо до Каркемиш, 500 г. пр. н. е., Британски музей, Лондон ),

Енциклопедичен YouTube

1 / 3

✪ Химия| Относителна атомна маса

✪ Относителна атомна маса. Молекулна маса.

✪ 15. Атомна маса

субтитри

Главна информация

Едно от основните свойства на атома е неговата маса. Абсолютната маса на атома е изключително малка стойност. Така един водороден атом има маса около 1,67⋅10 −24 g. Следователно в химията (за практически цели) е предпочитано и много по-удобно да се използва относителна [конвенционална] стойност, която се нарича относителна атомна масаили просто атомна масаи който показва колко пъти масата на атом на даден елемент е по-голяма от масата на атом на друг елемент, взета като единица за измерване на масата.

Мерната единица за атомни и молекулни маси е 1 ⁄ 12 част от масата на неутрален атом на най-често срещания изотоп на въглерод 12 C. Тази несистемна единица за измерване на маса се нарича единица атомна маса (А. Яжте.) или Dalton (Да).

Разликата между атомната маса на изотоп и неговото масово число се нарича излишна маса (обикновено се изразява в MeV). Тя може да бъде положителна или отрицателна; причината за възникването му е нелинейната зависимост на енергията на свързване на ядрата от броя на протоните и неутроните, както и разликата в масите на протона и неутрона.

Зависимостта на атомната маса на изотопа от масовото число е следната: излишната маса е положителна за водород-1, с увеличаване на масовото число намалява и става отрицателна, докато се достигне минимум за желязо-56, след което започва да расте и се увеличава до положителни стойности за тежки нуклиди. Това съответства на факта, че деленето на ядра, по-тежки от желязото, освобождава енергия, докато деленето на леки ядра изисква енергия. Напротив, сливането на ядра, по-леки от желязото, освобождава енергия, докато сливането на елементи, по-тежки от желязото, изисква допълнителна енергия.

История

При изчисляване на атомните маси, първоначално (от началото на 19 век, според предложението на Дж. Далтън; виж Атомистичната теория на Далтон), масата на водородния атом като най-лекия елемент се приема като единица маса [относителна] , и масите на атомите на други елементи са изчислени по отношение на него. Но тъй като атомните маси на повечето елементи се определят въз основа на състава на техните кислородни съединения, всъщност (де факто) изчисленията са направени по отношение на атомната маса на кислорода, която е приета равна на 16; съотношението между атомните маси на кислорода и водорода се счита за равно на 16: 1. Впоследствие по-точни измервания показват, че това съотношение е равно на 15,874: 1 или, което е същото, 16: 1,0079, в зависимост от това кой атом - кислород или водород - отнасят се до цяло число. Промяната в атомната маса на кислорода би довела до промяна в атомните маси на повечето елементи. Затова беше решено да оставим атомната маса на кислорода 16, като атомната маса на водорода се приеме за равна на 1,0079.

Така беше взета единицата за атомна маса 1 ⁄ 16 част от масата на кислородния атом, т.нар кислородна единица. По-късно беше установено, че естественият кислород е смес от изотопи, така че единицата за кислородна маса характеризира средната маса на атомите на естествените изотопи на кислорода (кислород-16, кислород-17 и кислород-18), които се оказаха нестабилни поради естествени вариации в изотопния състав на кислорода. За атомната физика такава единица се оказа неприемлива и в този клон на науката беше приета единицата за атомна маса 1 ⁄ 16 част от масата на кислородния атом 16 O. В резултат на това се оформиха две скали на атомните маси - химична и физическа. Наличието на две скали за атомна маса създаваше голямо неудобство. Стойностите на много константи, изчислени на физични и химични скали, се оказаха различни. Тази неприемлива позиция доведе до въвеждането на въглеродната скала на атомните маси вместо кислородната скала.

Единна скала на относителните атомни маси и нова единица за атомна маса бяха приети от Международния конгрес на физиците (1960 г.) и унифицирани от Международния конгрес на химиците (1961 г.; 100 години след 1-вия Международен конгрес на химиците), вместо предишни две кислородни единици на атомна маса - физична и химична. Кислород химическиединица е равна на 0,999957 нова единица въглеродна атомна маса. В съвременния мащаб относителните атомни маси на кислорода и водорода са съответно 15,9994:1,0079... Тъй като новата единица за атомна маса е обвързана с конкретен изотоп, а не със средната атомна маса на химичен елемент, естествените изотопни вариации правят не засягат възпроизводимостта на тази единица.

За измерване на масата на атом се използва относителна атомна маса, която се изразява в единици за атомна маса (amu). Относителното молекулно тегло се състои от относителните атомни маси на веществата.

Концепции

За да разберете какво е относителната атомна маса в химията, трябва да разберете, че абсолютната маса на атома е твърде малка, за да бъде изразена в грамове, още по-малко в килограми. Следователно в съвременната химия 1/12 от масата на въглерода се приема като единица за атомна маса (amu). Относителната атомна маса е равна на отношението на абсолютната маса към 1/12 от абсолютната маса на въглерода. С други думи, относителната маса отразява колко пъти масата на атом на дадено вещество надвишава 1/12 масата на въглероден атом. Например относителната маса на азота е 14, т.е. Азотният атом съдържа 14 а. e.m. или 14 пъти повече от 1/12 от въглероден атом.

Ориз. 1. Атоми и молекули.

Сред всички елементи водородът е най-лекият, масата му е 1 единица. Най-тежките атоми имат маса 300 а. Яжте.

Молекулната маса е стойност, показваща колко пъти масата на една молекула надвишава 1/12 от масата на въглерода. Също изразено в a. т. е. Масата на молекулата се състои от масата на атомите, следователно, за да се изчисли относителната молекулна маса, е необходимо да се съберат масите на атомите на веществото. Например относителното молекулно тегло на водата е 18. Тази стойност е сумата от относителните атомни маси на два водородни атома (2) и един кислороден атом (16).

Ориз. 2. Въглерод в периодичната таблица.

Както можете да видите, тези две концепции имат няколко общи характеристики:

• относителните атомни и молекулни маси на веществото са безразмерни величини;
• относителната атомна маса се обозначава с Ar, молекулната маса - Mr;
• И в двата случая мерната единица е една и съща - а. Яжте.

Моларните и молекулните маси са еднакви числено, но се различават по размери. Моларната маса е съотношението на масата на веществото към броя на моловете. Тя отразява масата на един мол, която е равна на числото на Авогадро, т.е. 6,02 ⋅ 10 23 . Например, 1 мол вода тежи 18 g/mol и M r (H 2 O) = 18 a. e.m. (18 пъти по-тежък от една единица атомна маса).

Как да изчислим

За да се изрази математически относителната атомна маса, трябва да се определи, че 1/2 част от въглерода или една единица атомна маса е равна на 1,66⋅10 −24 g. Следователно формулата за относителната атомна маса е следната:

A r (X) = m a (X) / 1,66⋅10 −24,

където m a е абсолютната атомна маса на веществото.

Относителната атомна маса на химичните елементи е посочена в периодичната таблица на Менделеев, така че не е необходимо да се изчислява независимо при решаване на задачи. Относителните атомни маси обикновено се закръглят до цели числа. Изключение прави хлорът. Масата на неговите атоми е 35,5.

Трябва да се отбележи, че при изчисляване на относителната атомна маса на елементи, които имат изотопи, се взема предвид тяхната средна стойност. Атомната маса в този случай се изчислява, както следва:

A r = ΣA r,i n i ,

където A r,i е относителната атомна маса на изотопите, n i е съдържанието на изотопи в естествени смеси.

Например кислородът има три изотопа - 16 O, 17 O, 18 O. Относителната им маса е 15.995, 16.999, 17.999, а съдържанието им в естествени смеси е съответно 99.759%, 0.037%, 0.204%. Разделяйки процентите на 100 и замествайки стойностите, получаваме:

A r = 15,995 ∙ 0,99759 + 16,999 ∙ 0,00037 + 17,999 ∙ 0,00204 = 15,999 amu

Позовавайки се на периодичната таблица, лесно е да намерите тази стойност в кислородната клетка.

Ориз. 3. Периодична таблица.

Относителната молекулна маса е сумата от масите на атомите на дадено вещество:

При определяне на стойността на относителното молекулно тегло се вземат предвид символните индекси. Например, изчисляването на масата на H 2 CO 3 е както следва:

M r = 1 ∙ 2 + 12 + 16 ∙ 3 = 62 a. Яжте.

Познавайки относителното молекулно тегло, можете да изчислите относителната плътност на един газ от втория, т.е. определи колко пъти едно газообразно вещество е по-тежко от второто. За да направите това, използвайте уравнението D (y) x = M r (x) / M r (y).

Какво научихме?

От урока в 8 клас научихме за относителната атомна и молекулна маса. Единицата относителна атомна маса се приема за 1/12 от масата на въглерода, равна на 1,66⋅10 −24 г. За да се изчисли масата, е необходимо да се раздели абсолютната атомна маса на веществото на единицата за атомна маса (amu). Стойността на относителната атомна маса е посочена в периодичната таблица на Менделеев във всяка клетка на елемента. Молекулната маса на веществото е сумата от относителните атомни маси на елементите.

Тест по темата

Оценка на доклада

Среден рейтинг: 4.6. Общо получени оценки: 189.

Масите на атомите и молекулите са много малки. Следователно беше логично да се въведат нови единици за измерване на маса в химията, като се избере масата на един от елементите като стандарт. В съвременната физика и химия 112 маса на въглеродния атом 12C е избрана като единица за атомна маса. Новата единица беше наречена единица за атомна маса.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Единица за атомна маса (a.m.u.)- извънсистемна единица, използвана за изразяване на масите на атоми, молекули, атомни ядра и елементарни частици. Дефинира се като 112 маси на 12C въглероден атом в основно състояние.

1 аму = 1,660539040⋅10−27 kg ≈ 1,66⋅10−27 kg

По този начин масите на всички атоми и молекули могат да бъдат изразени в единици за атомна маса. В такива случаи говорим за абсолютна атомна маса(A) или абсолютно молекулно тегло(molMmol). Тези количества имат размерността [amu].

Доста удобно е да се изразят атомните маси на всички елементи спрямо масата на референтна единица. Масата на атома, изчислена спрямо 1 amu, се нарича относителна атомна маса.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Относителна атомна маса на елемент Ar е съотношението на масата на атом към 112 маса на въглероден атом 12C:

Ar(X)=m(X)112m(12C)

Относителната атомна маса е безразмерна величина!

Относителната атомна маса показва колко пъти масата на даден атом е по-голяма от 112 пъти масата на въглероден атом. Например Ar(H)=1, т.е. един водороден атом има същата маса като 112 въглеродни атома; и изписването на Ar(Mg)=24 означава, че магнезиевият атом е 24 пъти по-тежък от 112 въглеродни атома.

Първоначално (през 19 век) атомните тегла на елементите са били свързани с масата на водорода, приемайки последния за едно, по предложение на Джон Далтън, тъй като водородът е най-лекият елемент. Тогава масата на кислорода, взета като 16, се използва като стандарт, тъй като при изчисляване на масата на елементите се използват главно техните кислородни съединения. Съотношението на масата на кислорода към масата на водорода се приема като 16 към 1. Кислородът обаче има три изотопа: 16O , 17O , 18O , следователно, 1/16 от теглото на естествения кислород се характеризира само със средната стойност на масата на всички известни изотопи на кислорода. В резултат на това бяха съставени две скали: физическа (въз основа на масата 16O ) и химически (въз основа на средната маса на естествения кислород), което създаде определени трудности. Следователно през 1961 г. 1/12 от теглото на въглероден атом беше прието като единица маса. 12C .

Атомните маси на много елементи са установени експериментално през 19 век. Например, беше известно, че медта реагира със сярата, за да образува меден сулфид от състава CuS , където има един серен атом за всеки меден атом. Изчислявайки масите на присъединилите се

при реакцията на сяра и мед те забелязаха, че масата на реагиралата сяра е половината от масата на реагиралата мед и следователно всеки меден атом е 2 пъти по-тежък от серния атом. По подобен начин са установени атомните маси на други елементи чрез реакциите на образуване на техните съединения с кислород - оксиди.

Числените стойности на абсолютните маси на атомите, изразени в amu, съвпадат със стойностите на относителните атомни маси.

Стойностите на относителните атомни маси на елементите са дадени в Периодичната таблица на химичните елементи от D.I. Менделеев. Ако даден елемент има няколко изотопа, средната маса на всички изотопи се посочва като атомна маса в периодичната таблица.

При решаване на изчислителни задачи атомната маса е закръгленаспоред правилата на аритметиката, до най-близкото цяло число.

Например: Ar(P)=31, Ar(Ge)=73, Ar(Zn)=65

Изключениее хлор, чиято атомна маса е закръглена до най-близката десета:

Въпреки това, в повечето изпитни задачи и задачи за основно ниво, масата на медта се закръгля до най-близкото цяло число: Ar(Cu)=64.

ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА СРЕДНАТА АТОМНА МАСА НА ЕЛЕМЕНТ

Атомните маси на елементите, дадени в периодичната таблица, имат дробни стойности. Това се дължи на факта, че в този случай говорим за средната относителна атомна маса на елемента. Изчислява се, като се вземе предвид изобилието от изотопи на елемента в земната кора:

Ar(X)=Ar(aX)⋅ω(aX)+Ar(bX)⋅ω(bX)+...,

където Ar е средната относителна атомна маса на елемента X,

Ar(aX),Ar(bX) - относителни атомни маси на изотопите на елемента X,

ω(aX),ω(bX) - масови дялове на съответните изотопи на елемент X по отношение на общата маса на всички атоми на този елемент в природата.

Например хлорът има два естествени изотопа - 35Cl (75,78% от масата) и 37Cl (24,22%). Относителната атомна маса на елемента хлор е:

Ar(Cl)=Ar(35Cl)⋅ω(35Cl)+Ar(37Cl)⋅ω(37Cl)

Ar(Cl)=35⋅0.7578+37⋅0.2422=26.523+8.9614=35.4844≈35.5

Едно от основните свойства на атомите е тяхната маса. Абсолютна (истинска) маса на атом– стойността е изключително малка. Невъзможно е да се претеглят атоми на везни, защото не съществуват толкова точни везни. Техните маси са определени чрез изчисления.

Например, масата на един водороден атом е 0,000 000 000 000 000 000 000 001 663 грама!Масата на атом на уран, един от най-тежките атоми, е приблизително 0,000 000 000 000 000 000 000 4 грама.

Точната маса на атома на урана е 3,952 ∙ 10−22 g, а водородният атом, най-лекият от всички атоми, е 1,673 ∙ 10−24 g.

Неудобно е да се правят изчисления с малки числа. Следователно вместо абсолютните маси на атомите се използват техните относителни маси.

Относителна атомна маса

Масата на всеки атом може да се прецени, като се сравни с масата на друг атом (намерете съотношението на техните маси). От определянето на относителните атомни маси на елементите, различни атоми са използвани като сравнения. Едно време водородните и кислородните атоми бяха уникални стандарти за сравнение.

Приета е унифицирана скала на относителните атомни маси и нова единица за атомна маса Международен конгрес на физиците (1960 г.) и обединени от Международния конгрес на химиците (1961 г.).

И до днес стандартът за сравнение е 1/12 от масата на въглероден атом.Тази стойност се нарича единица за атомна маса, съкратено a.u.m.

Единица за атомна маса (amu) – маса на 1/12 от въглероден атом

Нека сравним колко пъти се различава абсолютната маса на водороден и уранов атом 1 amu, за да направим това, разделяме тези числа едно на друго:

Стойностите, получени при изчисленията, са относителните атомни маси на елементите - спрямо 1/12 от масата на въглероден атом.

Така относителната атомна маса на водорода е приблизително 1, а тази на урана е 238.Моля, обърнете внимание, че относителната атомна маса няма мерни единици, тъй като единиците за абсолютна маса (грамове) се отменят при разделяне.

Относителните атомни маси на всички елементи са посочени в Периодичната таблица на химичните елементи от D.I. Менделеев. Символът, използван за обозначаване на относителната атомна маса, е Аr (буквата r е съкращение от думата роднина,което означава относително).

Относителните атомни маси на елементите се използват в много изчисления.По правило стойностите, дадени в периодичната таблица, са закръглени до цели числа. Обърнете внимание, че елементите в периодичната таблица са подредени в ред на увеличаване на относителните атомни маси.

Например, използвайки периодичната таблица, ние определяме относителните атомни маси на редица елементи:

Ar(O) = 16; Ar(Na) = 23; Ar(P) = 31.
Относителната атомна маса на хлора обикновено се записва като 35,5!
Ar(Cl) = 35,5

• Относителните атомни маси са пропорционални на абсолютните маси на атомите
• Стандартът за определяне на относителната атомна маса е 1/12 от масата на въглероден атом
• 1 аму = 1,662 ∙ 10−24 g
• Относителната атомна маса се означава с Ar
• За изчисления стойностите на относителните атомни маси се закръглят до цели числа, с изключение на хлора, за който Ar = 35,5
• Относителната атомна маса няма мерни единици