2.2 Размеры атомов

2.2. Размеры атомов. Абсолютные и относительные атомные массы

Атомы различных элементов имеют разные размеры и разные массы. Так как атомы имеют форму шара, их размеры характеризуются диаметром или радиусом.

Для выражения малых величин часто используются единицы длины, которые  называются ангстренами и нанометрами (нм):

Массы атомов также являются очень малыми величинами. Массы атомов, которые выражены в обычных единицах массы (кг или г), называются абсолютными атомными массами и обозначаются символом m_а.

Самую маленькую массу имеет атом водорода:

Абсолютные массы атомов углерода и кислорода имеют следующие значения:

Использовать такие малые величины очень неудобно. Поэтому в химии вместо абсолютных атомных масс обычно используются относительные атомные массы.

За единицу атомных масс принимается 1/12 часть абсолютной массы атома углерода С.  Если представить атом углерода в виде шарика и мысленно разделить его на 12 равных частей, то масса одной части и есть атомная единица массы.

Абсолютной единицей массы (а.е.м.) – это 1/12 часть абсолютной массы атома углерода.

Зная абсолютную массу атома углерода, можно выразить  а.е.м. в кг или г:

Относительная атомная масса элемента – это число, которое показывает, во сколько раз абсолютная масса атома данного элемента больше 1/12 части абсолютной массы атома углерода, т.е. атомной единицы массы.

Относительная атомная масса обозначается символом Аr ( индекс «r» - первая буква англ.слова – относительный).

Относительная атомная масса элемента Х равна:

Рассчитаем, например, относительные атомные массы водорода и кислорода:

Таким образом, масса атома водорода приблизительно равна массе 1/12 части атома углерода, а масса атома кислорода приблизительно в 16 раз больше массы 1/12 части атома углерода.

Обратите внимание, что относительные атомные массы элементов, как и любые относительные величины, являются безразмерными.

Обычно используют приблизительные значения относительных атомных масс.

                                            УПРАЖНЕНИЯ

1.     Определите массу одного атома кальция.

Решение:  Атомная масса кальция составляет А_r (Са)=40 г/моль. Масса одного атома кальция окажется равной:

m(Ca)= А_r(Ca) : N_A =40 : 6,02·10²³ = 6,64·10^-23 г.

____________________________________________________________

2.     Определите массу одной молекулы серной кислоты.

Решение: Молярная масса серной кислоты равна М_r (H₂SO₄) = 98. Масса одной молекулы m(H₂SO₄) равна:

m(H₂SO₄) = М_r(H₂SO₄) : N_A = 98:6,02·10²³ = 16,28·10^-23 г.

___________________________________________________________

3.     Относительная молярная масса серной кислоты:

М_r(H₂SO₄) = 2A_r(H) + A_r(S) + 4A_r(O) = 2·1 + 32 + 4·16 = 98.

Решение:  Величины абсолютных масс атомов и молекул находятся делением массы 1 моль вещества на число Авогадро.

________________________________________________________________

ЗАДАНИЯ  ДЛЯ  САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

1.     Чем характеризуются размеры атомов.

2.     Какие единицы длины используются для выражения диаметров или радиусов атомов.

3.     Что называется абсолютной атомной массой.

4.     Какие атомные массы обычно используют в химии.

5.     Что принимают за единицу атомных масс.

6.     Что такое относительная атомная масса химического элемента. Каким символом она обозначается.

7.     Диаметр атома хлора равен 1,8 * 10^-8см. Выразите его в ангстремах и нанометрах.

8.     Сколько ангстремов и нанометров в а) 1 м;  б) 1 см.

9.     Рассчитайте, сколько атомных единиц массы в: а) 1 кг;  б) 1 г.

10.                        Используя относительные атомные массы элементов (см. табл.), рассчитайте, во сколько раз масса атома меди больше массы а) атома серы;   б) атома кислорода;   в) атома водорода.  

1.     В каких единицах не может выражаться масса атомов и молекул:
а) г	б) а.е.м.
в) кг	г) моль
2.     Чему равна масса атома фтора:
а) 19	б) 19 а.е.м.
в) 19 г	г) 19 кг
3.     Масса молекулы фосфора при некоторых условиях равна 1,03 *10-22г. Сколько атомов фосфора входит в состав его молекулы:
а) 2	б) 4
в) 3	г) 8
4.     В результате протекания любой химической реакции не изменяются:
а) число молекул	б) число атомов
в) нет верного ответа	г) природа веществ
5.     Относительная атомная масса элемента:
а) единица измерения – г/моль	б) равна отношению массы атома к 1 а.е.м.
в) единица измерения - моль	г) равна отношению массы атома к массе нуклида углерода с массовым числом 12
6.     Атом какого элемента имеет массу 2,66*10-23 г:
а) серы	б) кислорода
в) азота	г) неона
7.     Масса молекулы О3 равна:
а) 16 а.е.м.	б) 32 а.е.м.
в) 48	г) 7,97*10-23 г
8.     Что означает запись 4CO2:
а) четыре молекулы углекислого газа	б)  восемь молекул кислорода
в) четыре атома кислорода	г) четыре молекулы углерода
9.     Сколько атомов серы в 5Na2S2O3:
а) 15	б) 10
в) 5	г) 7
10.                        Относительная атомная масса серы:
а) 32	б) 16 г/моль
в) 32 г/моль	г) 16

Ответы:

1	г
2	б
3	а
4	б
5	б
6	б
7	г
8	а
9	б
10	а