Многие опыты показывают, что размер молекулы очень мал. Линейный размер молекулы или атома можно найти различными способами. Например, с помощью электронного микроскопа, получены фотографии некоторых крупных молекул, а с помощью ионного проектора (ионного микроскопа) можно не только изучить строение кристаллов, но определить расстояние между отдельными атомами в молекуле.
Используя достижения современной экспериментальной техники, удалось определить линейные размеры простых атомов и молекул, которые составляют около 10-8 см. Линейные размеры сложных атомов и молекул намного больше. Например, размер молекулы белка составляет 43*10 -8 см.
Для характеристики атомов используют представление об атомных радиусах, которые дают возможность приближённо оценить межатомные расстояния в молекулах, жидкостях или твёрдых телах, так как атомы по своим размерам не имеют чётких границ. То есть атомный радиус – это сфера, в которой заключена основная часть электронной плотности атома (не менее 90…95%).
Размер молекулы настолько мал, что представить его можно только с помощью сравнений. Например, молекула воды во столько раз меньше крупного яблока, во сколько раз яблоко меньше земного шара.
Моль вещества
Массы отдельных молекул и атомов очень малы, поэтому в расчётах удобнее использовать не абсолютные значения масс, а относительные.
Относительная молекулярная масса (или относительная атомная масса ) вещества М r – это отношение массы молекулы (или атома) данного вещества к 1/12 массы атома углерода.
М r = (m 0) : (m 0C / 12)
где m 0 – масса молекулы (или атома) данного вещества, m 0C – масса атома углерода.
Относительная молекулярная (или атомная) масса вещества показывает, во сколько раз масса молекулы вещества больше 1/12 массы изотопа углерода С 12 . Относительная молекулярная (атомная) масса выражается в атомных единицах массы.
Атомная единица массы – это 1/12 массы изотопа углерода С 12 . Точные измерения показали, что атомная единица массы составляет 1,660*10 -27 кг, то есть
1 а.е.м. = 1,660 * 10 -27 кг
Относительная молекулярная масса вещества может быть вычислена путём сложения относительных атомных масс элементов, входящих в состав молекулы вещества. Относительная атомная масса химических элементов указана в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева.
В периодической системе Д.И. Менделеева для каждого элемента указана атомная масса , которая измеряется в атомных единицах массы (а.е.м.). Например, атомная масса магния равна 24,305 а.е.м., то есть магний в два раза тяжелее углерода, так как атомная масса углерода равна 12 а.е.м. (это следует из того, что 1 а.е.м. = 1/12 массы изотопа углерода, который составляет большую часть атома углерода).
Зачем измерять массу молекул и атомов в а.е.м., если есть граммы и килограммы? Конечно, можно использовать и эти единицы измерения, но это будет очень неудобно для записи (слишком много чисел придётся использовать для того, чтобы записать массу). Чтобы найти массу элемента в килограммах, нужно атомную массу элемента умножить на 1 а.е.м. Атомная масса находится по таблице Менделеева (записана справа от буквенного обозначения элемента). Например, вес атома магния в килограммах будет:
m 0Mg = 24,305 * 1 a.e.м. = 24,305 * 1,660 * 10 -27 = 40,3463 * 10 -27 кг
Массу молекулы можно вычислить путём сложения масс элементов, которые входят в состав молекулы. Например, масса молекулы воды (Н 2 О) будет равна:
m 0Н2О = 2 * m 0H + m 0O = 2 * 1,00794 + 15,9994 = 18,0153 a.e.м. = 29,905 * 10 -27 кг
Моль равен количеству вещества системы, в которой содержится столько же молекул, сколько содержится атомов в 0,012 кг углерода С 12 . То есть, если у нас есть система с каким-либо веществом, и в этой системе столько же молекул этого вещества, сколько атомов в 0,012 кг углерода, то мы можем сказать, что в этой системе у нас 1 моль вещества .
Постоянная Авогадро
Количество вещества ν равно отношению числа молекул в данном теле к числу атомов в 0,012 кг углерода, то есть количеству молекул в 1 моле вещества.
ν = N / N A
где N – количество молекул в данном теле, N A – количество молекул в 1 моле вещества, из которого состоит тело.
N A – это постоянная Авогадро. Количество вещества измеряется в молях.
Постоянная Авогадро – это количество молекул или атомов в 1 моле вещества. Эта постоянная получила своё название в честь итальянского химика и физика Амедео Авогадро (1776 – 1856).
В 1 моле любого вещества содержится одинаковое количество частиц.
N A = 6,02 * 10 23 моль -1
Молярная масса – это масса вещества, взятого в количестве одного моля:
μ = m 0 * N A
где m 0 – масса молекулы.
Молярная масса выражается в килограммах на моль (кг/моль = кг*моль -1).
Молярная масса связана с относительной молекулярной массой соотношением:
μ = 10 -3 * M r [кг*моль -1 ]
Масса любого количества вещества m равна произведению массы одной молекулы m 0 на количество молекул:
m = m 0 N = m 0 N A ν = μν
Количество вещества равно отношению массы вещества к его молярной массе:
ν = m / μ
Массу одной молекулы вещества можно найти, если известны молярная масса и постоянная Авогадро:
m 0 = m / N = m / νN A = μ / N A
Более точное определение массы атомов и молекул достигается при использовании масс-спректрометра – прибора, в котором происходит разделение пучком заряженных частиц в пространстве в зависимости от их массы заряда при помощи электрических и магнитных полей.
Для примера найдём молярную массу атома магния. Как мы выяснили выше, масса атома магния равна m0Mg = 40,3463 * 10 -27 кг. Тогда молярная масса будет:
μ = m 0Mg * N A = 40,3463 * 10 -27 * 6,02 * 10 23 = 2,4288 * 10 -2 кг/моль
То есть в одном моле «помещается» 2,4288 * 10 -2 кг магния. Ну или примерно 24,28 грамм.
Как видим, молярная масса (в граммах) практически равна атомной массе, указанной для элемента в таблице Менделеева. Поэтому когда указывают атомную массу, то обычно делают так:
Атомная масса магния равна 24,305 а.е.м. (г/моль).
Вам понадобится
- - периодическая таблица химических элементов;
- - понятие о строении молекулы и атома;
- - калькулятор.
Инструкция
Если известна , определите его молярную массу. Для этого определите , из которых состоит молекула, и найдите их относительные атомные массы в периодической системе химических элементов. Если один атом встречается в n раз, умножьте его массу на это число. Затем сложите найденные значения и получите молекулярную массу данного вещества, которая равна его молярной массе в г/моль. Найдите массу одной , поделив молярную массу вещества M на постоянную Авогадро NА=6,022∙10^23 1/моль, m0=M/ NА.
Пример Найдите массу одной молекулы воды. Молекула воды (Н2О) состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Относительная атомная масса водорода равна 1, для двух атомов получим число 2, а относительная атомная масса кислорода равна 16. Тогда молярная масса воды будет равна 2+16=18 г/моль. Определите массу одной молекулы: m0=18/(6,022^23)≈3∙10^(-23) г.
Массу молекулы можно рассчитать, если известно количество молекул в данном веществе. Для этого поделите общую массу вещества m на количество частиц N (m0=m/N). Например, если известно, что в 240 г вещества содержится 6∙10^24 молекул, то масса одной молекулы составит m0=240/(6∙10^24)=4∙10^(-23) г.
Определите массу одной молекулы вещества с достаточной точностью, узнав количество протонов и нейтронов, которые входят в состав ее ядер атомов, из которых она состоит. Массой электронной оболочки и дефектом масс в данном случае следует пренебречь. Массу протона и нейтрона берите равной 1,67∙10^(-24) г. Например, если известно, если молекула состоит из двух атомов кислорода, какова ее масса? Ядро атома кислорода имеет в своем составе 8 протонов и 8 нейтронов. Общее количество нуклонов 8+8=16. Тогда масса атома равна 16∙1,67∙10^(-24)=2,672∙10^(-23) г. Поскольку молекула состоит из двух атомов, то ее масса равна 2∙2,672∙10^(-23)=5,344∙10^(-23) г.
Молекула – это мельчайшая частица вещества, являющаяся носителем его химических свойств. Молекула электрически нейтральна. Химические свойства определяются совокупностью и конфигурацией химических связей между атомами, входящими в ее состав. Ее размеры, в подавляющем большинстве случаев, настолько малы, что даже в крохотном образце вещества их количество невообразимо огромно.
Инструкция
Представьте, что у вас есть какая-то емкость, плотно заполненная маленькими одинаковыми шариками. Вам известно, например, что общая масса этих шариков – , а их количество – 10 тысяч штук. Как найти массу одного ? Проще простого: разделив 1000 кг на 10000 штук, получите: 0,1 кг или 100 грамм.
В вашем случае роль количества шариков сыграет так называемый «моль». Это количество вещества, в котором содержится 6,022*10^23 его элементарных - , атомов, ионов. По-другому эта величина называется «число Авогадро», в честь знаменитого итальянского ученого. Значение моля любого вещества (молярная масса) численно совпадает с его молекулярной массой хотя измеряется в других величинах. То есть, просуммировав атомные веса всех элементов, входящих в молекулы какого-либо вещества (с учетом индексов, разумеется), вы определите не только молекулярную массу, но и численную величину его молярной массы. Вот она-то и играет роль массы тех самых шариков в предыдущем примере.
МОЛЕКУЛЯРНЫЙ ВЕС (син. молекулярная масса ) - масса молекулы вещества, выраженная в углеродных единицах атомной массы (углеродная единица атомной массы - 1/12 массы атома изотопа углерода 12 C); наряду с атомными массами служит основой для всевозможных расчетов, выполняемых с помощью хим. формул и уравнений, в т. ч. расчетов, производимых в биохим. и клинико-диагностических лабораториях.
Если известна хим. формула вещества, то его М. в. может быть вычислен как сумма атомных весов (масс) атомов хим. элементов (см. Атомный вес), входящих в состав молекулы данного вещества. Напр., М. в. углекислого газа (CO 2) равен:
12,011 + 2 * 15,9994 = 44,0098.
Для веществ, находящихся в газообразном или растворенном состоянии, экспериментальные методы определения М. в. наиболее обоснованны. М. в. (М1) газа обычно определяют, измерив его относительную плотность D по газу, М. в. к-рого (М2) известен; тогда М1 = M2*D. М. в. газа можно также определить, если известна его нормальная плотность d, т. е. масса 1 л газа в граммах при давлении 760 мм рт. ст. и 0 °C. В этом случае М. в. газа равен M = 22,42*d.
Для определения М. в. растворенного вещества в таком растворителе, в к-ром это вещество не подвергается диссоциации или ассоциации, наиболее часто измеряют понижение температуры замерзания р-ра Δt (см. Криометрия), наблюдаемое при растворении а г исследуемого вещества в b г растворителя: М = (K*a*1000)/(Δt*b), где К - криометрическая (криоскопическая) постоянная растворителя.
М. в. растворенного вещества можно также определить, измерив осмотическое давление р-ра (см. Осмотическое давление). В этом случае M = (m*R*T)/p, где m - масса растворенного вещества в граммах, содержащаяся в 1 л р-ра, p - осмотическое давление в атм, T - температура в градусах по Кельвину и R - газовая постоянная в л*атм/моль*град. Этот метод с успехом применяется для определения М. в. белков, полисахаридов, нуклеиновых и других высокомолекулярных соединений (см.). М. в. белков и других биополимеров можно определить методом ультрацентрифугирования (см.).
В практике биохим., клин, и сан.-гиг. лабораторий для выполнения различного рода расчетов широко пользуются также единицей количества вещества, называемой молем.
Моль - это количество вещества, содержащее столько молекул, атомов, ионов, электронов или других структурных единиц, сколько содержится атомов в 12 г изотопа углерода 12 C. Число молекул, атомов или других структурных единиц, содержащихся в одном моле любого вещества, называемое числом Авогадро, определено с большой точностью. Для практических расчетов его принимают равным
6,023*10 23 моль -1 .
Масса одного моля вещества, выраженная в граммах, численно равная М. в. вещества, называется мольной массой, или грамм-молекулой.
Библиография: Белки, под ред. Г. Нейрата и К. Бэйли, пер. с англ., т. 2, с. 276, М., 195 6: Гауровиц Ф. Химия и функция белков, пер. с англ., М., 1965; Ост-вальд-Лютер - Дру кер, Физикохимические измерения, пер. с нем., ч. 1, €. 294, Л., 1935.
Выраженная в атомных единицах массы . Численно равна молярной массе . Однако следует чётко представлять разницу между молярной массой и молекулярной массой, понимая, что они равны лишь численно и различаются по размерности.
Молекулярные массы сложных молекул можно определить, просто складывая молекулярные массы входящих в них элементов. Например, молекулярная масса воды (H 2 O) есть
M H 2 O = 2 M H + M O ≈ 2·1+16 = 18 а. е. м.См. также
Wikimedia Foundation . 2010 .
- Молекулярные моторы
- Молекулярный генетик
Смотреть что такое "Молекулярный вес" в других словарях:
МОЛЕКУЛЯРНЫЙ ВЕС - есть относительный вес молекулы вещества. Кроме возможности находиться в трех различных фазах (см. Аггрвгатное состояние) вещества обладают способностью распределяться одно в другом, образуя так наз. растворы. Согласно вант Гоффу (van t Hoff)… … Большая медицинская энциклопедия
МОЛЕКУЛЯРНЫЙ ВЕС - см. Молекулярная масса … Большой Энциклопедический словарь
МОЛЕКУЛЯРНЫЙ ВЕС - МОЛЕКУЛЯРНЫЙ ВЕС, термин, который ранее использовался для обозначения ОТНОСИТЕЛЬНОЙ МОЛЕКУЛЯРНОЙ МАССЫ … Научно-технический энциклопедический словарь
молекулярный вес - — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN molecular weightM … Справочник технического переводчика
Молекулярный вес М в - Молекулярный вес, М. в. * малекулярная вага, М. в. * molecular weight or M. w. сумма атомных весов всех атомов, из которых состоит данная молекула. Часто отождествляется с терминами «молекулярная масса» (см.) и «относительная молекулярная масса»… … Генетика. Энциклопедический словарь
МОЛЕКУЛЯРНЫЙ ВЕС - устарев шее и неправильное название молекулярной относительной (см.) … Большая политехническая энциклопедия
молекулярный вес - то же, что молекулярная масса. * * * МОЛЕКУЛЯРНЫЙ ВЕС МОЛЕКУЛЯРНЫЙ ВЕС, см. Молекулярная масса (см. МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА) … Энциклопедический словарь
В килограммах.
Чаще пользуются безразмерной величиной М отн -относительной
молекулярной массой: М отн =M x /D, где М х -масса
x, выраженная в тех же единицах массы (кг, г или др.), что и
D. Молекулярная масса характеризует среднюю массу с учетом изотопного состава всех
элементов, образующих данное хим. соединение. Иногда молекулярную массу определяют для смеси
разл. в-в известного состава, напр. для "эффективную" молекулярную массу
можно принять равной 29.
Абс. массами удобно
оперировать в области физики субатомных процессов и , где путем измерения
энергии частиц, согласно теории относительности, определяют их абс. массы. В
и хим. технологии необходимо применять макроскопич. единицы измерения
кол-ва в-ва. Число любых частиц ( , электро
нов
или мысленно выделяемых в в-ве групп частиц, напр. Na +
и Сl - в кристаллич. решетке NaCl), равное
N А = 6,022 . 10 23 , составляет макроскопич.
единицу кол-ва в-ва-моль. Тогда можно записать: М отн = M x . N A /(D . N A),T.е.
относительная молекулярная масса равна отношению массы в-ва к N A D.
Если в-во состоит из с между составляющими их ,
то величина M x . N A представляет
собой м о л я рн у ю м а с с у этого в-ва, единицы измерения к-рой кг-моль (киломоль,
кМ). Для в-в, не содержащих , а состоящих из , или радикалов,
определяется ф о р-м у л ь н а я м о л я р н а я м а с с а, т.е. масса N A
частиц, соответствующих принятой формуле в-ва (однако в СССР часто и в этом
случае говорят о молекулярной массе, что неверно).
Ранее в использовали
понятия , грамм-ион, теперь-моль , подразумевая под этим N A ,
и соотв. их молярные массы, выраженные в граммах или килограммах. Традиционно
употребляют в качестве синонима термин "молекулярный (молярный) ",
т. к. определение массы производится с помощью . Но, в отличие от ,
зависящего от географич. координат, масса является постоянным параметром кол-ва
в-ва (при обычных скоростях движения частиц в условиях хим. р-ций), поэтому
правильнее говорить "молекулярная масса".
Большое число устаревших
терминов и понятий, касающихся молекулярной массы, объясняется тем, что до эры космич. полетов
в не придавали значения различию между массой и , к-рое обусловлено
разностью значений ускорения своб. падения на полюсах (9,83 м. с -2)
и на экваторе (9,78 м. с -2); при расчетах силы тяжести
() обычно пользуются средним значением, равным 9,81 м. с -2 .
Кроме того, развитие понятия (как и ) было связано с исследованием
макроскопич. кол-в в-ва в процессах их хим. () или физ. ()
превращений, когда не была разработана теория строения в-ва (19 в.) и предполагалось,
что все хим. соед. построены только из и .
Методы определения.
Исторически первый метод (обоснованный исследованиями С. Канниццаро и А.
Авогадро) предложен Ж. Дюма в 1827 и заключался в измерении плотности газообразных
в-в относительно водородного , молярная масса к-рого принималась первоначально
равной 2, а после перехода к кислородной единице измерений молекулярных и атомных
масс-2,016 г. След. этап развития эксперим. возможностей определения молекулярной массы заключался
в исследовании и р-ров нелетучих и недиссоциирующих в-в путем измерения
коллигативных св-в (т. е. зависящих только от числа растворенных частиц) - осмотич.
(см. ), понижения , понижения точки замерзания
()и повышения точки ()р-ров по
сравнению с чистым р-рителем. При этом было открыто "аномальное"
поведение .
Понижение
над р-ром зависит от молярной доли растворенного в-ва (): [(р
- р 0)/р] = N, где р 0 -давление
чистого р-рителя, р-давление над р-ром, N- молярная
доля исследуемого растворенного в-ва, N = (т х /М х)/[(т х /М х)
+ (m 0 /M 0)], m x и М х -соотв.
навеска (г) и молекулярная масса исследуемого в-ва, m 0 и М 0 -то
же для р-рителя. В ходе определений проводят экстраполяцию к бесконечно разб.
р-ру, т.е. устанавливают
для р-ров исследуемого в-ва и для р-ров известного (стандартного)
хим.
соединения. В случае и используют зависимости соотв.
Dt 3 = Кс и Dt к = Еc, где Dt 3 -понижение
т-ры замерзания р-ра, Dt к - повышение т-ры р-ра, К
и Е-соотв. криоскопич. и эбулиоскопич. постоянные р-рителя, определяемые
по стандартному растворенному в-ву с точно известной молекулярной массой, с-моляльная
исследуемого в-ва в р-ре (с = М х т х. 1000/m 0).
Молекулярную массу рассчитывают по ф-лам: М х = т х К. 1000/m 0 Dt 3
или
М х
= т х Е. 1000/m 0 Dt к.
Методы характеризуются достаточно высокой точностью, т.к. существуют спец.
(т. наз. ), позволяющие измерять весьма малые изменения т-ры.
Для определения молекулярной массы используют
также изотермич. р-рителя. При этом р-ра исследуемого в-ва вносят
в камеру с насыщ. р-рителя (при данной т-ре); р-рителя конденсируются,
т-ра р-ра повышается и после установления вновь понижается; по изменению
т-ры судят о кол-ве выделившейся теплоты , к-рая связана с молекулярной массой растворенного
в-ва. В т. наз. изопиестич. методах проводят изотермич. р-рителя в
замкнутом объеме, напр. в Н-образном . В одном колене находится
т. наз. р-р сравнения, содержащий известную массу в-ва известной молекулярной массы (молярная
C 1), в другом-р-р, содержащий известную массу исследуемого
в-ва (молярная С 2 неизвестна). Если, напр., С 1
> С 2 , р-ритель перегоняется из второго колена в первое, пока
молярные в обоих коленах не будут равны. Сопоставляя объемы полученных
изопиестич. р-ров, рассчитывают молекулярную массу неизвестного в-ва. Для определения молекулярной массыы
можно измерять массу изопиестич. р-ров с помощью Мак-Бена, к-рые представляют
собой две чашечки, подвешенные на пружинках в закрытом стеклянном ; в
одну чашечку помещают исследуемый р-р, в другую-р-р сравнения; по изменению
положения чашечек определяют массы изопиестич. р-ров и, следовательно, молекулярную массу
исследуемого в-ва.
Осн. методом определения атомных и мол. масс летучих в-в является . Для исследования смеси соед. эффективно использование хромато-масс-спектромет-рии. При малой интенсивности пика мол.
