Návrat na detail prednášky / Stiahnuť prednášku / Trnavská univerzita / Pedagogická fakulta / Všeobecná chémia

Relatívna atómová hmotnosť (relativna_atomova_hmotnost.doc)

Relatívna atómová hmotnosť

Relatívna atómová hmotnosť alebo pomerná atómová hmotnosť je podiel pokojovej hmotnosti atómu nejakého prvku a atómovej hmotnostnej konštanty. Pre jeden atóm približne zodpovedá počtu nukleónov v jadre. Pri prvkoch v prírode je daná pomerným zastúpením izotopov prvku.

Značka: Ar

Základná jednotka: bezrozmerné

Výpočet: , kde ma je pokojová hmotnosť atómu, u je atómová hmotnostná konštanta

Relatívne atómové hmotnosti pre niektoré prvky

Vodík 1,00797Hélium 4,0026Uhlík 12,01115Dusík 14,0067Kyslík 15,9994Hliník 26,9815Síra 32,064Železo 55,847Meď 63,54Striebro 107,870Zlato 196,967Ortuť 200,59Urán 238,03

Zistené relatívne atómové hmotnosti sa používajú na výpočet absolútnej atómovej hmotnosti ma:

ma = Ar.u

Význam:

Základný význam pre rozvoj chémie malo zavedenie pojmu atómovej hmotnosti. Číselné hodnoty atómových prvkov sú kontrolované každé dva roky Komisiou pre relatívne atómové hmotnosti a výskyt izotopov. Veľmi presné hodnoty sú známe len u prvkov, ktoré majú len jeden stabilný izotop alebo u prvkov s jedným prevládajúcim izotopom. Prvky, ktoré majú medzi prírodnými izotopmi rádioaktívne nuklidy, majú dopredu danú časovo závislú relatívnu koncentráciu izotopov, a tým aj nepretržite sa meniacu atómovú hmotnosť. Z geologického hľadiska môžu byť prvky chemicky totožné, ale budú sa práve líšiť hodnotou Ar.

Relatívna atómová hmotnosť – Ar je pomer strednej hmotnosti atómu istého prvku a atómovej hmotnostnej konštante. Je to bezrozmerné číslo. Ar = m atómu/mu atómová hmotnostná jednotka = 1.6605 x 10-24 g = 1u. Relatívna molekulová hmotnosť – Mr je pomer strednej hmotnosti molekuly istej zlúčeniny k atómovej hmotnostnej konštante. Je to bezrozmerné číslo, r môžeme vypočítať ako súčet Ar všetkých atómov tvoriacich molekulu. Mr = m molekuly/mu. Látkové množstvo je veličina na vyjadrenie veľkého počtu častíc (atómov, molekúl, iónov)v látke. 1 mol je jednotka látkového množstva, 1 mol látky obsahuje toľko častíc koľko atómov uhlíka je v 12 g nuklidu 12C. Avogadrová konštanta –Na = 6.023*1023 častíc = mol-1. Mólový objem plynu je 1mol molekúl ľubovoľného plynu zaberá pri normálnych podmienkach (0 0C, 101.3 kPa) objem 22.41 dm3. mol-1 Vmn = 22.41 dm3. mol-1. Látkové množstvo – n –jeho hodnotou vyjadríme ako pomer celkového počtu častíc (N) v sústave a počtu častíc (Na) n = N/Na (mol). Mólová hmotnosť – M je hmotnosť častíc, ktorých látkové množstvo je 1mol, jednotka je M = m/n (g.mol-1). Číselne sa rovná relatívnej atómovej hmotnosti alebo relatívnej molekulovej hmotnosti.

Atómová hmotnosť je pokojová hmotnosť atómu určitého chemického prvku v základnom

stave.

Rozlišuje sa:

   * relatívna

     (pomerná) atómová hmotnosť(Ar) bez

     jednotky

   * absolútna

     atómová hmotnosť (ma) v

     kilogramoch (kg), gramoch (g) alebo atómových

     hmotnostných jednotkách (u alebo mu)

Platí: Ar = ma. u

Prvé hodnoty atómových hmotností vypočítal J. Dalton, ktorý bral za základ atómovú

hmotnosť vodíka a pokladal ju za

jednotkovú. Neskôr sa brala za základ atómová hmotnosť kyslíka. Izotop 12C sa zaviedol

rolu 1961 ako referenčný prvok atómovej hmotnosti.

Relatívna molekulová hmotnosť:

Relatívna molekulová hmotnosť alebo pomerná molekulová hmotnosť alebo molekulová hmotnosť (v užšom zmysle), staršie molekulová váha, je podiel pokojovej absolútnej hmotnosti danej molekuly a atómovej hmotnostnej konštanty; inými slovami: súčet relatívnych atómových hmotností danej molekuly.

Príklad: H2O má relatívnu molekulovú hmotnosť = 2 × 1 + 16 = 18, kde 1 je relatívna atómová hmotnosť vodíka a 16 kyslíka.

Vzťah k mólovej hmotnosti molekuly:

Číselná hodnota mólovej hmotnosti, vyjadrenej v g/mol, sa pre danú molekulu rovná relatívnej molekulovej hmotnosti príslušnej molekuly.

Chemické látky, zloženie a štruktúra atómu

· Vysvetlite pojem prvok
Prvok je súbor atómov s rovnakým protónovým číslom Z. Napríklad prvok draslík je súbor atómov, ktorých protónové číslo Z = 19. Atómy toho istého prvku môžu mať rôzne nukleónové čísla A. Napríklad prvok draslík tvoria atómy draslíka s nukleónovým číslom
A = 39, A = 40, A = 41 (atómy draslíka sa odlišujú počtom neutrónov v jadre)

· Charakterizujte pojmy atómová hmotnosť, molekulová hmotnosť, látkové množstvo, mólová hmotnosť
- hmotnosť atómu je jednou z jeho základných charakteristík, označuje sa m
- hmotnosť jedného atómu chemického prvku je veľmi malá (10-24 až 10-27), vyplýva z počtu protónov, neutrónov a elektrónov, ktoré sa nachádzajú v atóme
- keďže neexistujú váhy na presné odváženie jedného atómu, bol zavedený nový spôsob vyjadrenia hmotnosti atómov a molekúl – hmotnosť vieme určiť v porovnaní s iným atómom
= pomerná (relatívna) atómová hmotnosť
- za porovnávací štandard hmotností bola zvolená atómová hmotnostná konštanta - mu
mu = m(12C)/12
mu = 1,6605 .10-27 kg = 1,6605 . 10-24 g

- relatívna atómová hmotnosť Ar je pomer priemernej hmotnosti atómov istého prvku m a atómovej hmotnostnej konštanty mu
- Ar je bezrozmerné číslo

Ar = m(X) / mu

= pomerná (relatívna) molekulová hmotnosť Mr je pomer strednej hmotnosti molekuly istej zlúčeniny k atómovej hmotnostnej jednotke

Mr = m molekuly / mu

- Mr je bezrozmerné číslo, ktoré udáva, koľkokrát je hmotnosť molekuly väčšia ako hmotnosť štandardu, t.j. mu
- Mr možno vypočítať ako súčet relatívnych atómových hmotností všetkých atómov tvoriacich molekulu

- na vyjadrenie veľkého počtu častíc (atómov, molekúl, iónov, elektrónov...) v látke sa zaviedla veličina látkové množstvo n, ktorej jednotkou je 1 mol

- 1 mol látky obsahuje toľko základných častíc, koľko atómov uhlíka je presne v 12 g nuklidu 12C
- 1 mol = 6,022 . 1023 častíc –– Avogadrovo číslo/ konštanta NA

- 1 mol molekúl ľubovoľného plynu zaberá pri normálnych podmienkach (0°C a 101,3 kPa) objem 22,41 dm3 (Vm = 22,41 dm3 mol-1)

- hodnotu látkového množstva n vyjadríme
n = N/NA
- N je celkový počet častíc v sústave a NA počet častíc v látkovom množstve 1 mol

alebo n = m (kg) / M (kg.mol-1)
- m je celková hmotnosť častíc danej látky, M je hmotnosť 1 molu tejto látky – molová hmotnosť

- molová hmotnosť M je hmotnosť častíc, ktorých látkové množstvo je jednotkové (M je hmotnosť 1 molu látky)
M = m/n
- udáva sa v jednotkách kg.mol-1 alebo g.mol-1

· Objasnite zloženie a štruktúru atómového jadra a elektrónového obalu
JADRO ATÓMU
Atómové jadro je zložené z mikročastíc, z ktorých najdôležitejšie sú protóny a neutróny - tieto časti nazývame nukleóny. V jadre je sústredená skoro celá hmotnosť atómu, polomer jadra je 5.10-15 m.
Protón p+ je mikročastica, ktorá je nositeľom elementárneho kladného náboja. Náboj protónu je najmenší známy elektrický náboj a nazýva sa elementárny náboj
(el. náboje protónu a elektrónu majú rovnakú veľkosť, odlišujú sa len znamienkom)
- všetky atómy obsahujú v jadre protóny, ich počet je charakteristický pre každý prvok
- atómy sú navonok elektroneutrálne, počet protónov v jadre sa rovná počtu elektrónov v obale
- počet protónov jadre atómu udáva protónové číslo Z, ktoré sa zhoduje s poradovým čslom prvku v periodickej sústave prvkov
Neutrón n je elektricky neutrálna mikročastica, ktorá sa hmotnosťou približnevyrovná protónu.
- počet protónov a neutrónov v jadre udáva nukleónové číslo A

ELEKTRÓNOVÝ OBAL
- môže obsahovať jeden alebo viac elektrónov
Elektrón e- je mikročastica, ktorá je nositeľom elementárneho záporného náboja, jeho hmotnosť v porovnaní s hmotnosťou protónu alebo neutrónu je zanedbateľne malá
- elektrón ma dvojaký – dualistický charakter = vlnovo-časticový (vlnovo-korpuskulárny) charakter, t.z. za experimentálnych podmienok sa správa ako častica, za iných ako vlnenie
- nemožno s rovnakou presnosťou určiť, kde sa elektrón v danom okamihu nachádza a a kou rýchlosťou sa pohybuje
- oblasť s najväčšou pravdepodobnosťou výskytu elektrónov v okolí jadra atómu nazývame orbitál
- vlastnosti každého elektrónu charakterizujú 4 kvantové čísla

· Charakterizujte stav elektrónu kvantovými číslami
Hlavné kvantové číslo – n
- vyjadruje energiu orbitálu a jeho veľkosť, nadobúda hodnoty 1 až 7
- orbitály s rovnakou hodnotou hlavného kvantového čísla tvoria jednu elektrónovú vrstvu
- elektrónové vrstvy sa podľa hodnoty n označujú veľkými písmenami K, L, M, N, O, P, Q

Vedľajšie kvantové číslo – l
- vzťahuje sa na určité hlavné kvantové číslo n, nadobúda hodnoty od 0 do (n-1)
-udáva tvar orbitálu a pri viacelektrónových atómoch aj energiu orbitálu
Orbitály, ktoré majú:
l = 0, nazývame s orbitály
l = 1, nazývame p orbitály
l = 2, nazývame d orbitály

Magnetické kvantové číslo – ml
- udáva smerovú orientáciu orbitálu v magnetickom poli, vzťahuje sa na vedľajšie kv. číslo, nadobúda hodnoty –l ..0... +l , teda celkom (2l + 1) hodnôt
l = 0, ml = 0 zodpovedá jednému orbitálu typu s
l = 1, ml = -1,0,+1 zodpovedá trom orbitálom typu p
l = 2, ml = -2,-1,0,+1,+2 zodpovedá piatim orbitálom typu d

Spinové kvantové číslo - ms
- skrátene nazývané spin, môže mať len dve hodnoty: -1/2 a +1/2
- v jednom orbitále určenom tromi kvantovými číslami môžu byť maximálne dva elektróny líšiace sa hodnotou spinové čísla, ktoré tvoria elektrónový pár