Относительная атомная масса химических элементов

1. Модель Дж. Дальтона

В на­ча­ле 19 в. (спу­стя 150 лет после работ Ро­бер­та Бойля) ан­глий­ский уче­ный Джон Даль­тон пред­ло­жил спо­соб опре­де­ле­ния массы ато­мов хи­ми­че­ских эле­мен­тов. Рас­смот­рим суть этого ме­то­да.

Даль­тон пред­ло­жил мо­дель, в со­от­вет­ствии с ко­то­рой в мо­ле­ку­лу слож­но­го ве­ще­ства вхо­дит толь­ко по од­но­му атому раз­лич­ных хи­ми­че­ских эле­мен­тов. На­при­мер, он счи­тал, что мо­ле­ку­ла воды со­сто­ит из 1 атома во­до­ро­да и 1 атома кис­ло­ро­да. В со­став про­стых ве­ществ по Даль­то­ну тоже вхо­дит толь­ко один атом хи­ми­че­ско­го эле­мен­та. Т.е. мо­ле­ку­ла кис­ло­ро­да долж­на со­сто­ять из од­но­го атома кис­ло­ро­да.

И тогда, зная мас­со­вые доли эле­мен­тов в ве­ще­стве, легко опре­де­лить во сколь­ко раз масса атома од­но­го эле­мен­та от­ли­ча­ет­ся от массы атома дру­го­го эле­мен­та. Таким об­ра­зом, Даль­тон счи­тал, что мас­со­вая доля эле­мен­та в ве­ще­стве опре­де­ля­ет­ся мас­сой его атома.

Из­вест­но, что мас­со­вая доля маг­ния в ок­си­де маг­ния равна 60%, а мас­со­вая доля кис­ло­ро­да – 40%. Идя по пути рас­суж­де­ний Даль­то­на, можно ска­зать, что масса атома маг­ния боль­ше массы атома кис­ло­ро­да в 1,5 раза (60/40=1,5):

ω (Mg/оксид магния) = 60%

ω (О/оксид магния) = 40%

m(Mg)/m(O)=60%/40%=1,5

Уче­ный за­ме­тил, что масса атома во­до­ро­да самая ма­лень­кая, т.к. нет слож­но­го ве­ще­ства, в ко­то­ром бы мас­со­вая доля во­до­ро­да была бы боль­ше мас­со­вой доли дру­го­го эле­мен­та. По­это­му он пред­ло­жил массы ато­мов эле­мен­тов срав­ни­вать с мас­сой атома во­до­ро­да. И таким путем вы­чис­лил пер­вые зна­че­ния от­но­си­тель­ных (от­но­си­тель­но атома во­до­ро­да) атом­ных масс хи­ми­че­ских эле­мен­тов.

Атом­ная масса во­до­ро­да была при­ня­та за еди­ни­цу. А зна­че­ние от­но­си­тель­ной массы серы по­лу­чи­лось рав­ным 17. Но все по­лу­чен­ные зна­че­ния были либо при­бли­зи­тель­ны­ми, либо невер­ны­ми, т.к. тех­ни­ка экс­пе­ри­мен­та того вре­ме­ни была да­ле­ка от со­вер­шен­ства и уста­нов­ка Даль­то­на о со­ста­ве ве­ще­ства была невер­ной.

2. Исследование Й.Я. Берцелиуса

В 1807 – 1817 гг. швед­ский химик Йёнс Якоб Бер­це­ли­ус про­вел огром­ное ис­сле­до­ва­ние по уточ­не­нию от­но­си­тель­ных атом­ных масс эле­мен­тов. Ему уда­лось по­лу­чить ре­зуль­та­ты, близ­кие к со­вре­мен­ным.

3. Относительная атомная масса

Зна­чи­тель­но позже работ Бер­це­ли­уса массы ато­мов хи­ми­че­ских эле­мен­тов стали срав­ни­вать с 1/12 массы атома уг­ле­ро­да (Рис. 2).

Рис. 1. Мо­дель рас­че­та от­но­си­тель­ной атом­ной массы хи­ми­че­ско­го эле­мен­та

От­но­си­тель­ная атом­ная масса хи­ми­че­ско­го эле­мен­та по­ка­зы­ва­ет, во сколь­ко раз масса атома хи­ми­че­ско­го эле­мен­та боль­ше 1/12 массы атома уг­ле­ро­да.

От­но­си­тель­ная атом­ная масс обо­зна­ча­ет­ся А_r, она не имеет еди­ниц из­ме­ре­ния, так как по­ка­зы­ва­ет от­но­ше­ние масс ато­мов.

На­при­мер: А_r(S) = 32, т.е. атом серы в 32 раза тя­же­лее 1/12 массы атома уг­ле­ро­да.

4. Атомная единица массы

Аб­со­лют­ная масса 1/12 атома уг­ле­ро­да яв­ля­ет­ся эта­лон­ной еди­ни­цей, зна­че­ние ко­то­рой вы­чис­ле­но с вы­со­кой точ­но­стью и со­став­ля­ет 1,66 *10^-24г или 1,66 *10^-27кг. Эта эта­лон­ная масса на­зы­ва­ет­ся атом­ной еди­ни­цей массы (а.е.м.).

Зна­че­ния от­но­си­тель­ных атом­ных масс хи­ми­че­ских эле­мен­тов за­по­ми­нать не надо, они при­ве­де­ны в любом учеб­ни­ке или спра­воч­ни­ке по химии, а также в пе­ри­о­ди­че­ской таб­ли­це Д.И. Мен­де­ле­е­ва.

При рас­че­тах зна­че­ния от­но­си­тель­ных атом­ных масс при­ня­то округ­лять до целых.

Ис­клю­че­ние со­став­ля­ет от­но­си­тель­ная атом­ная масса хлора – для хлора ис­поль­зу­ют зна­че­ние 35,5.