Маса атома. Атомна одиниця маси. Відносні атомні маси хімічних елементів

Тема уроку

Маса атома. Атомна одиниця маси. Відносні атомні маси хімічних елементів

Опрацювавши матеріал параграфа, ви зможете:

• назвати еталон маси атомів;

• пояснити доцільність застосування поняття «атомна одиниця маси»;

• використовувати періодичну систему для визначення відносних атомних мас хімічних елементів;

• порівнювати атомні маси хімічних елементів.

Атомна одиниця маси. Ви вже знаєте, що атоми - дуже малі частинки. Проте за допомогою сканувального тунельного мікроскопа можна спостерігати зображення окремих атомів на поверхні.

Чи можна атом зважити? Пригадайте: зважування - це порівняння маси тіла з масою певного еталона. Кілограм є еталоном маси (рис. 10.1). Та чи зручно порівнювати з ним масу атома?

Понад 200 років тому науковці почали обчислювати маси атомів хімічних елементів. Виявилося, що маса атома Гідрогену, найлегшого з-поміж атомів, становить

0,000 000 000 000 000 000 000 000 001 67 кг.

Маса одного з найважчих атомів - атома Урану - дорівнює

0,000 000 000 000 000 000 000 000 4 кг.

Очевидно, що використовувати кілограм як еталон для вимірювання маси атомів незручно.

Що може бути зразком, з масою якого доцільно порівняти масу атома? Об’єкт, маса якого зрівняна з масою цієї частинки. Спочатку масу атомів порівнювали з масою атома Гідрогену. Потім за зразок було вибрано 1/16 атома Оксигену. Нині маси атомів порівнюють з іншим еталоном. Ним є 1/12 атома Карбону, в ядрі якого 6 протонів і 6 нейтронів, а в електронній оболонці - 6 електронів. Цю одиницю вимірювання назвали атомною одиницею маси, скорочено а. о. м. Її позначають m_u (u - перша літера англійського слова «unit» - одиниця вимірювання). Атомна одиниця маси дуже мала величина.

Цікаво і пізнавально

У квітні 2012 року іспанські науковці запропонували схему найчутливіших ваг на основі нанотрубок з атомів Ксенону й молекули нафталену. Точність вимірювання ваг - до маси протона.

Відносна атомна маса хімічних елементів - це відношення абсолютної маси атома до атомної одиниці маси¹. Її позначають A_r. Таке позначення поєднало в собі перші літери слів «атомна» і «relativus» - «відносний» (лат.). Формула для обчислення відносної атомної маси така:

де A_r(X) - відносна атомна маса хімічного елемента; m(X) - абсолютна маса його атома; m_u - атомна одиниця маси.

Чи має відносна атомна маса одиницю вимірювання? Ні, як і будь-яка відносна величина. Із запису

очевидно, що одиниці вимірювання (кг) скорочуються. Отже, відносна атомна маса є безрозмірною величиною. Вона показує, у скільки разів маса атома хімічного елемента більша за масу еталона.

Обчислені за наведеною формулою значення відносних атомних мас є порівняно невеликими й зручними для користування числами. Їх визначено з великою точністю. Проте, виконуючи хімічні розрахунки, ви для зручності здебільшого послуговуватиметесь значеннями відносних атомних мас, округленими до цілих чисел. Зверніть увагу: Хлор є винятком - ви використовуватимете значення його відносної атомної маси 35,5.

Наприклад, запис A_r(Al) = 27 означає: відносна атомна маса Алюмінію 27. Тобто маса атома Алюмінію у 27 разів більша за атомну одиницю маси.

Рис. 10.1. Кілограм дорівнює масі міжнародного прототипу, який зберігають у Міжнародному бюро мір і ваги у Севрі, поблизу Парижа. Прототип кілограма - циліндричну гирю - виготовлено з платино-іридієвого сплаву (90 % Pt, 10 % Ir)

¹ Абсолютний - той, що існує без порівняння із чим-небудь. Відносний - той, що визначається у зіставленні із чим-небудь.

Поясніть, що означають записи: A_r(Mg) = 24; A_r(S) = 32.

Рис. 10.2. Клітинка № 9 періодичної системи хімічних елементів Д.І. Менделєєва

Звернімося до періодичної системи хімічних елементів Д.І. Менделєєва. В її клітинках, окрім порядкового номера, назви й символу хімічного елемента, зазначено його відносну атомну масу (рис. 10.2).

Використовуючи періодичну систему, визначте й запишіть відносні атомні маси Оксигену, Кальцію, Силіцію.

Ви пересвідчилися, що з періодичної системи можна багато чого дізнатися про хімічні елементи. Знайдемо в періодичній системі хімічний елемент Флуор. Із написів у клітинці № 9 дізнаємося: відносна атомна маса Флуору 19. Порядковий номер Флуору 9. Отже, величина заряду ядра його атома +9.

У ядрі атома Флуору є 9 протонів, у електронній оболонці - 9 електронів.

Згодом ви навчитеся за значеннями відносних атомних мас хімічних елементів обчислювати відносні маси молекул.

ПРО ГОЛОВНЕ

• Атомна одиниця маси є еталоном атомних мас, який зручно використовувати, бо його маса зрівняна з масами атомів.

• Відносною атомною масою називають відношення абсолютної маси атома до атомної одиниці маси.

• У клітинках періодичної системи Д.І. Менделєєва, окрім порядкових номерів, назв і хімічних символів для кожного хімічного елемента, зазначено його відносну атомну масу.

Д/З Дай відповіді на запитання

• 1. Що таке зважування?

• 2. Що є еталоном маси?

• 3. Що нині прийнято за зразок, з масою якого доцільно порівнювати масу атома?

• 4. Що називають атомною одиницею маси?

• 5. Як позначають атомну одиницю маси?