Химия, полный курс для 7 класса

Химические формулы. Относительная атомная и молекулярная массы

§1. Химическая формула – «паспорт» вещества

Представьте, что вам нужно быстро и точно описать состав сложного вещества. Делать это словами, например: «молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода», – долго и неудобно. В химии для этого существует свой краткий и понятный язык – химические формулы.

Химическая формула – это условная запись состава вещества с помощью химических символов и индексов.

• Химические символы показывают, атомы каких элементов входят в состав вещества.

• Индексы – это маленькие цифры, стоящие справа внизу от символа элемента. Они показывают, сколько атомов данного элемента содержится в одной молекуле.

Например, формула воды – H₂O.

• Символ H (водород) имеет индекс 2. Это значит, что в молекуле воды два атома водорода.

• Символ O (кислород) не имеет индекса. Когда индекс равен 1, его не пишут. Значит, в молекуле воды один атом кислорода.

§2. Как «читаются» химические формулы?

Химические формулы принято читать вслух, проговаривая не только символы элементов, но и индексы (если они есть).

• H₂O – «аш-два-о»

• O₂ – «о-два»

• CO₂ – «цэ-о-два»

• H₂SO₄ – «аш-два-эс-о-четыре»

• NaCl – «натрий-хлор» (это вещество состоит из ионов, но его состав также записывают формулой)

Важное отличие: индекс и коэффициент

Кроме индексов, в химических записях используются коэффициенты. Это большие цифры, которые ставятся перед химической формулой или символом элемента. Они показывают количество молекул или отдельных атомов.

Сравните:

• H₂ – это одна молекула водорода, состоящая из двух атомов.

• 2H – это два отдельных атома водорода.

• 3H₂O – это три молекулы воды. Коэффициент 3 умножает всю формулу, значит здесь всего 6 атомов водорода (3 × 2) и 3 атома кислорода (3 × 1).

§3. Массы атомов и молекул

Атомы и молекулы невероятно малы, и их настоящие (абсолютные) массы ничтожно малы. Чтобы избежать неудобных чисел с множеством нулей, ученые договорились сравнивать массы атомов друг с другом.

За эталон была принята 1/12 массы атома углерода. Эта величина называется атомной единицей массы (а.е.м.).

Относительная атомная масса (Ar) – это масса атома, выраженная в атомных единицах массы.

Относительную атомную массу каждого химического элемента можно найти в Периодической системе Д.И. Менделеева. Обычно это число, приведенное под знаком элемента.

• Ar(Водорода, H) = 1

• Ar(Кислорода, O) = 16

• Ar(Серы, S) = 32

§4. Относительная молекулярная масса (Mr)

Масса молекулы, как и масса атома, тоже удобно выражать в атомных единицах массы.

Относительная молекулярная масса (Mr) – это масса молекулы, выраженная в атомных единицах массы. Она показывает, во сколько раз масса молекулы больше 1/12 массы атома углерода.

Mr вещества равно сумме относительных атомных масс всех элементов, входящих в состав молекулы, с учетом индексов.

§5. Как рассчитать относительную молекулярную массу?

Рассмотрим расчет Mr на примере серной кислоты H₂SO₄.

Алгоритм расчета:

1. Выписать элементы, входящие в состав вещества: Водород (H), Сера (S), Кислород (O).

2. Найти их Ar в Периодической системе:

   • Ar(H) = 1

   • Ar(S) = 32

   • Ar(O) = 16

3. Умножить каждую Ar на индекс данного элемента в формуле:

   • Для H: 1 × 2 = 2 (так как индекс «2»)

   • Для S: 32 × 1 = 32 (индекс «1» не пишется)

   • Для O: 16 × 4 = 64 (так как индекс «4»)

4. Сложить все полученные значения:

   • Mr(H₂SO₄) = (1 × 2) + (32 × 1) + (16 × 4) = 2 + 32 + 64 = 98

Еще один пример: Рассчитаем Mr углекислого газа CO₂.

• Ar(C) = 12, Ar(O) = 16.

• Mr(CO₂) = 12 + (16 × 2) = 12 + 32 = 44.

Выводы:

• Химическая формула – это краткая и информативная запись о качественном и количественном составе вещества.

• Относительные атомные (Ar) и молекулярные (Mr) массы – это безразмерные величины, которые показывают массы атомов и молекул в атомных единицах массы.

• Зная химическую формулу, всегда можно рассчитать относительную молекулярную массу вещества.