Относительная атомная и молекулярная масса

Зачем нужна относительная атомная масса

Атомы очень малы, их настоящая масса выражается крайне маленькими числами, неудобными для расчётов. Например, масса атома водорода — это число с двадцатью с лишним нулями после запятой. Работать с такими величинами невозможно, поэтому в химии пользуются относительной атомной массой — она показывает, во сколько раз масса атома данного элемента больше одной двенадцатой части массы атома углерода. Эту величину обозначают Ar, и она не имеет единиц измерения, потому что показывает только отношение масс.

За эталон взята атомная единица массы (сокращённо а.е.м.) — это и есть одна двенадцатая массы атома углерода. Относительные атомные массы всех элементов приведены в периодической таблице под символом элемента, поэтому их не нужно вычислять — достаточно посмотреть в таблицу.

Где взять значения

Значения Ar берут прямо из таблицы Менделеева, обычно округляя до целых для расчётов в школе. Исключение — хлор, для которого часто используют значение 35,5, потому что округление до целого здесь приводит к заметной ошибке.

Относительная молекулярная масса

Относительная молекулярная масса (обозначается Mr) показывает, во сколько раз масса молекулы больше одной двенадцатой массы атома углерода. Она равна сумме относительных атомных масс всех атомов, входящих в формулу вещества. Как и атомная масса, эта величина безразмерна.

Разбор примера

Найдём относительную молекулярную массу серной кислоты H2SO4. Считаем атомы каждого элемента и складываем их массы с учётом индексов:

Mr(H2SO4) = 2 · Ar(H) + Ar(S) + 4 · Ar(O)
Mr(H2SO4) = 2 · 1 + 32 + 4 · 16 = 2 + 32 + 64 = 98

Значит, молекула серной кислоты в 98 раз тяжелее одной двенадцатой части атома углерода. Точно так же находят молекулярную массу любого вещества: например, для воды H2O получится 2 · 1 + 16 = 18, а для углекислого газа CO2 — 12 + 2 · 16 = 44.

Массовая доля элемента

Зная Mr, можно найти долю элемента в веществе. Для этого массу всех атомов нужного элемента делят на молекулярную массу. Например, доля кислорода в воде H2O (где Mr = 18):

w(O) = 16 : 18 = 0,89, то есть около 89 процентов массы воды приходится на кислород

Такие расчёты применяют, когда нужно узнать, насколько вещество богато тем или иным элементом — это важно, например, в производстве удобрений.

Частые ошибки. Не забывайте умножать атомную массу на индекс. В формуле H2O массу водорода берут дважды, а не один раз. Относительные массы не имеют единиц измерения, поэтому к ответу не приписывают граммы.

Кратко о главном

• Ar показывает, во сколько раз атом тяжелее одной двенадцатой массы углерода.
• Значения Ar берут из таблицы Менделеева.
• Mr равна сумме атомных масс всех атомов формулы с учётом индексов.
• По Mr можно найти массовую долю элемента в веществе.
• Относительные массы — безразмерные величины.