Zasady obliczania mas cząsteczkowych, reakcji egzoenergetycznych i endoenergetycznych oraz prawa zachowania masy i stałości składu są niezwykle ważne w chemii. Wzór związku chemicznego jest niezbędny do określenia masy cząsteczkowej, która zależy od masy atomów, z których składa się dany związek chemiczny. Cząsteczki mają bardzo małą masę, podobnie jak atomy, dlatego ich masę wyraża się w atomowych jednostkach masy.
Masa atomowa pierwiastka to masa atomu wyrażona w atomowych jednostkach masy. Jedna jednostka atomowa to 0,00000000000000000000000166 g (1,66 · 10-24 g). Atomy należące do tego samego pierwiastka mogą mieć różną masę ze względu na różne liczby neutronów w jądrze. Dlatego masa atomowa pierwiastka jest średnią ważoną jego mas izotopowych, przy czym uwzględnia się zawartość procentową izotopów danego pierwiastka. Średnie masy atomowe pierwiastków są podane w układzie okresowym.
Znając masę atomową, można zidentyfikować pierwiastek, ponieważ jest to niepowtarzalna cecha pierwiastka, a każdy pierwiastek ma swoją unikalną masę atomową. Obliczanie masy cząsteczkowej jest ważne, ponieważ pozwala określić stosunki masowe pierwiastków w związku chemicznym oraz ustalić skład procentowy związku chemicznego.
ty oglądasz: Obliczanie mas cząsteczkowych
Aplikacja interaktywna Układu Okresowego pierwiastków
Aplikacja interaktywna zawiera Układ Okresowy pierwiastków, umożliwiający kliknięcie na pole z pierwiastkiem, co skutkuje podaniem wszystkich jego podstawowych właściwości fizycznych, a także krótkiej informacji na temat jego zastosowania. Użytkownik może również podświetlać wszystkie pierwiastki z danej grupy lub okresu oraz wyróżniać graficznie wybrane cechy, takie jak metaliczność lub stan skupienia w warunkach normalnych.
Korzystając z układu okresowego, można odszukać pierwiastki o masach atomowych: 32 u, 23 u, 4 u i 40 u, a następnie podać ich nazwy oraz symbole chemiczne.
Obliczanie masy cząsteczkowej związku chemicznego
Masa cząsteczkowa
Masa cząsteczkowa związku chemicznego jest równa sumie mas atomowych pierwiastków wchodzących w skład najmniejszej struktury związku chemicznego, która jest opisana wzorem chemicznym związku.
Masa atomowa
Ważne! Masę atomową poszczególnych pierwiastków można odczytać z układu okresowego. Jest ona zazwyczaj wyrażona liczbą niecałkowitą, z kilkoma cyframi po przecinku.
Wyjątki
Jedynymi wyjątkami są masy atomowe chloru i miedzi: masa atomowa chloru = 35,5 u, masa atomowa miedzi = 63,5 u.
Zaokrąglanie
Dokonując przybliżeń, trzeba kierować się pewnymi zasadami:
- Jeśli pierwsza cyfra po przecinku jest mniejsza od 5, to odrzucamy wszystkie cyfry znajdujące się za przecinkiem, na przykład: masa atomowa magnezu = 24,31 u ≈ 24 u.
- Jeśli cyfra znajdująca się jako pierwsza po przecinku jest większa od 5, to zwiększamy cyfrę odpowiadającą jedności o 1, na przykład: masa atomowa litu = 6,94 u ≈ 7 u.
- Dla chloru i dla miedzi pierwsza cyfra po przecinku wynosi 5 (ich mas atomowych nie zaokrągla się do liczb całkowitych).
Obliczanie masy cząsteczkowej
Chlorowodór
Na początku filmu pojawia się plansza z treścią zadania: „Oblicz masę cząsteczkową chlorowodoru”. Pod spodem widoczny jest wzór cząsteczki: HCl. Następnie zostaje wyświetlona informacja, że masa cząsteczkowa HCl jest równa sumie mas atomowych wodoru i chloru.
Obliczenia
W dalszej części filmu prezentowany jest układ okresowy pierwiastków, na którym dokonywane są zbliżenia pól dla wodoru i chloru. Następuje powrót do poprzedniej planszy, podstawienie danych do wzoru i przeprowadzenie obliczeń. Pojawia się wynik końcowy: masa cząsteczkowa chlorowodoru wynosi 36 i pół unita.
Kwas fosforowy pięć
Film kończy się prezentacją obliczenia masy cząsteczkowej kwasu fosforowego pięć. Na początku pojawia się plansza z treścią zadania: „Oblicz masę cząsteczkową kwasu fosforowego pięć”. Pod spodem widoczny jest wzór cząsteczki: H3PO4. Następnie zostaje wyświetlona informacja, że masa cząsteczkowa H3PO4 jest równa sumie mas atomowych trzech atomów wodoru, atomu fosforu i czterech atomów tlenu.
Obliczenia
Tak jak w przypadku chlorowodoru, prezentowany jest układ okresowy pierwiastków, na którym dokonywane są zbliżenia pól dla wodoru, fosforu i tlenu. Następuje powrót do poprzedniej planszy, podstawienie danych do wzoru i przeprowadzenie obliczeń. Pojawia się wynik końcowy: masa cząsteczkowa kwasu fosforowego pięć wynosi 98 unitów.
Portal
Film jest dostępny na portalu epodreczniki.pl.
Powrót do poprzedniej planszy i obliczenie masy cząsteczkowej kwasu fosforowego pięć
Po wejściu na portal epodreczniki.pl, użytkownik może zobaczyć film dotyczący obliczania masy cząsteczkowej kwasu fosforowego pięć. Film rozpoczyna się od planszy z treścią zadania, a pod spodem pojawia się wzór cząsteczki kwasu fosforowego pięć: H3PO4. Następnie, pojawia się informacja, że masa cząsteczkowa H3PO4 jest równa sumie mas atomowych trzech atomów wodoru, atomu fosforu i czterech atomów tlenu. Aby ułatwić zrozumienie, ukazany zostaje układ okresowy pierwiastków, na którym dokonane zostają zbliżenia pól dla wodoru, fosforu i tlenu.
Po zaprezentowaniu układu okresowego pierwiastków, film powraca do poprzedniej planszy, gdzie podstawione zostają dane do wzoru, a następnie przeprowadzone zostają obliczenia. Ostateczny wynik to masa cząsteczkowa kwasu fosforowego pięć wynosząca 98 unitów.
Różnice i podobieństwa między masą atomową a masą cząsteczkową
Ilustracja przedstawiająca różnice i podobieństwa między masą atomową a masą cząsteczkową została wykonana na przykładzie atomów wodoru i tlenu, a także cząsteczki wody. Plansza zostaje podzielona na dwie grupy, bez wyraźnych granic. Po lewej stronie planszy znajduje się biała kulka symbolizująca atom wodoru, którego masa atomowa wynosi 1 unit. Następnie pojawia się większa czerwona kula symbolizująca atom tlenu, którego masa atomowa wynosi 16 unitów. Po prawej stronie planszy umieszczony jest model cząsteczki wody, składającej się z jednej czerwonej kulki i dwóch białych kul z podpisem 2 atomy wodoru plus jeden atom tlenu. Masa cząsteczkowa wody wynosi 2 razy 1 unit plus 16 unitów, czyli razem 18 unitów, jak informuje napis poniżej. Do wartości liczbowych od dołu prowadzą żółte strzałki z opisem Masy atomowe odczytane z układu okresowego.
Masy cząsteczkowe związków chemicznych
Przykłady
Poniższa tabela przedstawia masy cząsteczkowe wybranych związków chemicznych wraz z ich wzorami sumarycznymi i nazwami.
| Wzór sumaryczny | Nazwa związku | Wyrażenie na masę cząsteczkową związku | Wartość masy cząsteczkowej [u] |
|---|---|---|---|
| NaCl | chlorek sodu | masa atomowa chloru + masa atomowa sodu | 58,5 |
| AlCl3 | chlorek glinu | masa atomowa glinu + 3 · masa atomowa chloru | 133,5 |
| CH4 | metan | masa atomowa węgla + 4 · masa atomowa wodoru | 16 |
| H2SO4 | kwas siarkowy(VI) | 2 · masa atomowa wodoru + masa atomowa siarki + 4 · masa atomowa tlenu | 98 |
| C12H22O11 | sacharoza | 12 · masa atomowa węgla + 22 · masa atomowa wodoru + 11 · masa atomowa tlenu | 342 |
| Mg(OH)2 | wodorotlenek magnezu | masa atomowa magnezu + 2 · masa atomowa tlenu + 2 · masa atomowa wodoru | 58 |
Masa cząsteczkowa pierwiastka chemicznego
Kiedy posługujemy się pojęciem masy cząsteczkowej pierwiastka chemicznego? Niektóre pierwiastki chemiczne, takie jak: wodór, azot, tlen, fluor, chlor
Jak obliczać stosunek liczby atomów poszczególnych pierwiastków w związku chemicznym?
W celu określenia wzajemnego stosunku liczby atomów (lub jonów) poszczególnych pierwiastków tworzących związek chemiczny, należy skorzystać z wzoru sumarycznego związku chemicznego. Na przykład, w przypadku chlorowodoru o wzorze sumarycznym HCl, na jeden atom wodoru przypada jeden atom chloru, co oznacza stosunek liczby atomów wodoru do liczby atomów chloru równy 1:1. W przypadku wody, której wzór sumaryczny wynosi H2O, stosunek liczby atomów wodoru do liczby atomów tlenu wynosi 2:1.
Przykład – kwas fosforowy V (H3PO4)
Ilustracja przedstawiająca stosunek liczby atomów wodoru, fosforu i tlenu w kwasie fosforowym V jest przedstawiona na RZad2XqMc5Uea1. Wzór tego związku wynosi H3PO4. Do indeksów stechiometrycznych poszczególnych atomów, komentarze przy strzałkach informują, że w cząsteczce można wyróżnić trzy atomy wodoru, jeden atom fosforu i cztery atomy tlenu. Na tej podstawie stosunek wyrażany jest jako 3:1:4.
Stosunek liczb atomów (lub jonów) poszczególnych pierwiastków w wybranych związkach chemicznych
| Wzór chemiczny związku | Nazwa związku | Rodzaj stosunku liczbowego* | Stosunek liczby atomów lub jonów tworzących związek |
|---|---|---|---|
| NaCl | chlorek sodu | liczba kationów sodu : liczba anionów chlorkowych | 1:1 |
| AlCl3 | chlorek glinu | liczba kationów glinu : liczba anionów chlorkowych | 1:3 |
| H2SO4 | kwas siarkowy(VI) | liczba atomów wodoru : liczba atomów siarki : liczba atomów tlenu | 2:1:4 |
| C12H22O11 | sacharoza | liczba atomów węgla : liczba |
Obliczanie stosunku masowego pierwiastków dla przykładowych związków chemicznych
Chlorowodór (HCl)
W cząsteczce chlorowodoru o wzorze HCl występuje jeden atom wodoru o masie atomowej 1 u i jeden atom chloru o masie atomowej 35,5 u. Stosunek masowy wodoru do chloru wynosi zatem 1 : 35,5.
Woda (H2O)
W przypadku cząsteczki wody stosunek masowy będzie proporcją masy wodoru do masy tlenu. Obliczenia wyglądają następująco: dwa razy jeden unit do szesnastu unitów to proporcja dwa do szesnastu, czyli jeden do ośmiu.
Stosunek masowy wody wynosi 1 : 8.
Chlorek sodu (NaCl)
Stosunek masowy pierwiastków w chlorku sodu wynosi masa atomowa sodu : masa atomowa chloru, czyli 23 : 35,5.
Chlorek glinu (AlCl3)
Stosunek masowy pierwiastków w chlorku glinu wynosi masa atomowa glinu : 3 · masa atomowa chloru, czyli 27 : 106,5.
Kwas siarkowy(VI) (H2SO4)
Stosunek masowy pierwiastków w kwasie siarkowym(VI) wynosi 2 · masa atomowa wodoru : masa atomowa siarki : 4 · masa atomowa tlenu, czyli 1 : 16 : 32.
Sacharoza (C12H22O11)
Stosunek masowy pierwiastków w sacharozie wynosi 12 · masa atomowa węgla : 22 · masa atomowa wodoru : 11 · masa atomowa tlenu, czyli 72 : 11 : 88.
Jak obliczyć procentową zawartość pierwiastka w związku chemicznym?
Definicja zawartości procentowej pierwiastka w związku chemicznym
Zawartość procentowa pierwiastka w związku chemicznym to stosunek masy atomów danego pierwiastka (wyrażonej w unitach) w najmniejszej części związku chemicznego do masy cząsteczkowej związku, pomnożony przez 100%. W przypadku związków kowalencyjnych za najmniejszą część związku uważa się cząsteczkę, a w związkach o budowie jonowej – najmniejszy zbiór powtarzających się jonów. Zawartość procentowa to udział masowy, jaki ma dany pierwiastek w całej masie związku chemicznego. Dlatego czasami wielkość ta jest nazywana procentową zawartością masową.
Obliczanie zawartości procentowej pierwiastka w związku chemicznym
Zawartość procentowa pierwiastka w związku chemicznym oblicza się według następującego wzoru:
masa atomów danego pierwiastka w najmniejszej strukturze związku * masa cząsteczkowa związku * 100%
Masa atomów pierwiastka równa się liczbie atomów pierwiastka we wzorze związku pomnożonej przez masę atomową pierwiastka.
Przykład: skład procentowy chlorowodoru
Wzór sumaryczny chlorowodoru to HCl, a stosunek liczby atomów wodoru do liczby atomów chloru wynosi 1:1. Masa cząsteczkowa chlorowodoru wynosi 36,5 u.
Procentowa zawartość wodoru oblicza się według wzoru:
masa atomowa wodoru / masa cząsteczkowa chlorowodoru * 100% = 1 u / 36,5 u * 100% = 2,74%
Procentowa zawartość chloru oblicza się według wzoru:
masa atomowa chloru / masa cząsteczkowa chlorowodoru * 100% = 35,5 u / 36,5 u * 100% = 97,26%
Suma zawartości procentowych wodoru i chloru wynosi 100%.
Obliczanie zawartości procentowej brakującego pierwiastka w związku chemicznym
Suma zawartości procentowej wszystkich pierwiastków wchodzących w skład związku chemicznego jest zawsze równa 100%. To oznacza, że nie znając zawartości procentowej jednego pierwiastka wchodzącego w skład związku, można
Obliczanie zawartości procentowej tlenu w tlenku magnezu
Wstęp
W zadaniu należy obliczyć zawartość procentową tlenu w tlenku magnezu o wzorze MgO, przy założeniu, że zawartość procentowa magnezu w tym związku wynosi 60%.
Krok po kroku
Najpierw należy obliczyć masę cząsteczkową MgO, która wynosi 24 u (masa atomowa magnezu) + 16 u (masa atomowa tlenu) = 40 u.
Następnie należy obliczyć masę atomową tlenu w MgO, która wynosi 16 u, ponieważ w jednej cząsteczce MgO znajduje się jeden atom tlenu.
Aby obliczyć zawartość procentową tlenu w MgO, należy zastosować wzór na zawartość procentową pierwiastka w związku:
Zawartość procentowa tlenu = (Masa atomowa tlenu / Masa cząsteczkowa MgO) x 100%
Zawartość procentowa tlenu = (16 u / 40 u) x 100%
Zawartość procentowa tlenu = 40%
Podsumowanie
Zawartość procentowa tlenu w tlenku magnezu o wzorze MgO wynosi 40%.
Obliczanie składu procentowego tlenku krzemu (SiO2)
Film prezentuje sposób obliczania składu procentowego na przykładzie cząsteczki tlenku krzemu o wzorze SiO2. Pojawiają się pytania o zawartość procentową krzemu oraz tlenu w związku.
Skład procentowy związku
Zgodnie z informacją przedstawioną na planszy, skład procentowy związku to zawartość procentowa wszystkich pierwiastków tworzących związek chemiczny.
Wzór na zawartość procentową
Wzór na zawartość procentową pierwiastka to masa atomowa pierwiastka w najmniejszej strukturze związku chemicznego wyrażona w unitach podzielona przez masę cząsteczkową związku chemicznego, pomnożona przez 100%.
Obliczanie masy cząsteczkowej SiO2
Aby obliczyć skład procentowy tlenku krzemu, należy najpierw obliczyć masę cząsteczkową SiO2. Po lewej stronie ekranu pojawia się czarny pasek z wyciętymi z układu okresowego pierwiastków kwadratami dla tlenu i krzemu. W równanie masy cząsteczkowej podłożone zostają odpowiednie wartości mas atomowych: 28 u dla krzemu i 16 u dla tlenu. Wynik obliczeń to 28 u plus 2 razy 16 u, czyli 60 unitów.
Obliczanie zawartości procentowej
Po obliczeniu masy cząsteczkowej SiO2, można obliczyć zawartość procentową krzemu i tlenu. Po podłożeniu wszystkich wartości do wzorów na zawartość procentowe wyniki wynoszą 28 unitów przez 60 unitów razy 100%, czyli 46,7 procent dla krzemu oraz 2 razy 16 unitów przez 60 unitów razy 100%, czyli 53,3 procent dla tlenu.
Ćwiczenia z chemii
Ćwiczenie 1
Zadanie
Ustal, jaki pierwiastek chemiczny kryje się pod literą X, jeżeli wiadomo, że masa cząsteczkowa jego tlenku o wzorze X2O5 wynosi 80 u.
Rozwiązanie
Wiemy, że masa cząsteczkowa tlenku o wzorze X2O5 wynosi 80 u. Z wzoru związku możemy odczytać, że na masę cząsteczkową składają się masa dwóch atomów pierwiastka X i masa pięciu atomów tlenu. Dlatego możemy zapisać równanie:
Masa cząsteczkowa X2O5 = 2 x masa atomowa X + 5 x masa atomowa tlenu
Wstawiając wartości masy atomowej tlenu z układu okresowego, otrzymujemy:
2 x masa atomowa X + 5 x 16 u = 80 u
Po przekształceniach równania otrzymujemy masę atomową pierwiastka X:
2 x masa atomowa X = 80 u – 80 u = 0 u
masa atomowa X
Ćwiczenie 3
Czy podane zdania są prawdziwe, czy fałszywe?
- Prawda
- Fałsz
- W przypadku pierwiastków do opisu ich masy można zamiennie stosować wyrażenia: „masa cząsteczkowa pierwiastka” lub „masa atomowa pierwiastka”.
- Masę cząsteczkową związku jonowego oblicza się, sumując masy atomowe wszystkich pierwiastków wchodzących w skład najmniejszego zbioru powtarzających się jonów, pomnożone przez ich liczbę w tym zbiorze.
- Masę atomową pierwiastków wyraża się w gramach.
- Masę cząsteczkową wyraża się w atomowych jednostkach masy.
- Skład procentowy związku chemicznego określa zawartość procentową poszczególnych pierwiastków w związku chemicznym.
Ćwiczenie 4
Połącz nazwy substancji z wartościami ich masy cząsteczkowej.
- tlenek węgla(IV) – 71 u
- fluor – 19 u
Ćwiczenie 8
Zadanie interaktywne. Wskaż zapis określający stosunek masowy tlenu do chloru w tlenku chloru(VII).
- 112 : 71
- 2 : 7
- 16 : 35,5
- 7 : 2
- 32 : 71
Ćwiczenie 9
Zadanie interaktywne. Wskaż zapis składu procentowego amoniaku – związku o wzorze: NH3.
- N – 82,35%, H – 17,65%
- N – 25,00%, H – 75,00%
- N – 14,00%, H – 1,00%
- N – 93,33%, H – 66,67%
Ćwiczenie 10
Zadanie interaktywne. Wskaż zapis składu procentowego związku o wzorze: K2Cr2O7.
- K – 26,53%, Cr – 35,37%, O – 38,10%
- K – 18,20%, Cr – 18,20%, O – 64,60%
- K – 36,40%, Cr – 48,60%, O – 15,00%
- K – 36,45%, Cr – 48,60%, O – 14,95%
Ćwiczenie 11
Zadanie interaktywne. Masa cząsteczkowa tlenku pewnego metalu o wzorze Me2O3 wynosi 2 u. Wykonaj odpowiednie obliczenia i wskaż pierwiastek, który kryje się pod symbolem Me.
Odpowiedź: Al
Ćwiczenie 12
Zadanie interaktywne. Masa cząsteczkowa tlenku pewnego dwuwartościowego metalu wynosi 56 u. Wykonaj odpowiednie obliczenia i wskaż wzór tego tlenku.
Odpowiedź: Fe2O3
Prawa składu chemicznego
W chemii istnieją prawa, które określają skład chemiczny substancji. Kilka z nich można znaleźć poniżej:
Prawo o masie atomowej i masie cząsteczkowej
Masa cząsteczkowa pierwiastka lub związku chemicznego jest równa różnicy mas atomowych pierwiastków tworzących daną cząsteczkę. Masę cząsteczkową związku jonowego oblicza się, sumując masy atomowe wszystkich pierwiastków wchodzących w skład najmniejszego zbioru powtarzających się jonów, pomnożone przez ich liczbę w tym zbiorze. Masę atomową pierwiastków wyraża się w gramach, a masę cząsteczkową wyraża się w atomowych jednostkach masy.
Prawo o składzie procentowym
Skład procentowy związku chemicznego to wyrażony w procentach stosunek masy pierwiastka w cząsteczce do masy całej cząsteczki. Zawartość procentowa tlenu w tlenkach wszystkich pierwiastków jest taka sama. Skład procentowy związku chemicznego określa zawartość procentową poszczególnych pierwiastków w związku chemicznym.
