§ 12. Відносна молекулярна маса речовини. Масова частка елемента в складній речовині

Вам уже відомо, що атоми елементів характеризуються певною масою. Тому молекулам теж притаманна певна маса. Проте їх абсолютна маса, як і атомна, є також дуже малою. Аналогічно, як і для маси атомів, уживають поняття «відносна молекулярна маса». Позначають її М_r.

Відносна молекулярна маса — це число, яке показує, у скільки разів маса певної молекули більша від 1/12 маси атома Карбону.

Зазвичай відносну молекулярну масу обчислюють за сумою відносних атомних мас елементів, з яких складається молекула.

Поняття «відносна молекулярна маса» стосується молекулярних сполук. Для речовин з немолекулярною будовою запропоновано термін «відносна формульна маса».

Розглянемо приклади.

Вправа 1. Обчисліть відносну молекулярну масу карбон(IV) оксиду, формула якого — СО2.

Вправа 2. Обчисліть відносну формульну масу натрій карбонату, формула якого — Ма₂СО₃.

Пригадайте, як характеризують речовину за хімічною формулою. Які обчислення здійснюють на основі хімічної формули?

Масова частка елемента у складній речовині. Окрім уже відомих вам обчислень, за хімічною формулою можна знаходити масові частки елементів у сполуці.

Масова частка елемента — це відношення маси елемента до маси сполуки.

Математично це виражається формулами

де w (дубль-ве) — масова частка елемента; п — число атомів елемента; А_r — відносна атомна маса елемента; М_r — відносна молекулярна маса.

Масова частка не має розмірності. Її виражають у частках від одиниці або у відсотках. Отже, сума масових часток усіх елементів у сполуці дорівнює 1 або 100 %.

Пригадайте з курсу математики, що таке відсоток.

Розглянемо на прикладах задач, як обчислюють масові частки елементів у сполуках.

Задача 1. Обчисліть масову частку Кальцію в кальцій оксиді СаО.

Алгоритм розв’язання

1. Робимо ліворуч короткий запис умови задачі, у якому вказуємо, що відомо за умовою та що потрібно обчислити.

Задачі можуть бути складнішими, з обчисленням масових часток усіх елементів у сполуці.

Задача 2. Обчисліть масові частки елементів у кальцій хлориді CaCl₂.

Задача 3. Обчисліть масові частки елементів у кальцій карбонаті СаСО₃.

ЦІКАВО ЗНАТИ

Як знайти формулу за масовою часткою?

За масовими частками елементів можна знайти хімічну формулу сполуки.

Задача 4. До складу речовини входять: Карбон — 75 % і Гідроген — 25 %. Знайдіть хімічну формулу сполуки.

Уміння визначати відносні молекулярні маси має велике особистісне значення. Ви зможете надалі здійснювати хімічні розрахунки, набудете здатності використовувати ці вміння не тільки на уроках хімії, а й у фізиці, математиці або в майбутній професії.

ПІДСУМОВУЄМО ВИВЧЕНЕ

• Відносна молекулярна маса — це число, яке показує, у скільки разів маса певної молекули більша від 1/12 маси атома Карбону. Обчислюють її за сумою відносних атомних мас усіх елементів, що входять до складу структурних частинок речовини. Відносну формульну масу позначають так само, як і молекулярну, — М_r.
• Масова частка елемента — це відношення маси елемента до маси сполуки. Обчислюють її за формулою:

• Масова частка елемента є величиною відносною, тому безрозмірною, і виражається в частках від одиниці або у відсотках.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

1. Обчисліть відносні молекулярні (формульні) маси сполук:

2. Обчисліть масові частки елементів у сполуках:

3. Визначте, у якому з оксидів масова частка елемента, сполученого з Оксигеном, є більшою:

4. Обчисліть масу Силіцію у силіцій(IV) оксиді SiO₂ масою 240 г.

5. Обґрунтуйте, яке значення мають математичні обчислення за хімічною формулою для розуміння міжпредметних зв’язків.

§ 17. Масова частка елемента у складній речовині

За хімічною формулою можна розрахувати масові частки хімічних елементів у сполуці. Масова частка хімічного елемента показує, яка частина відносної молекулярної маси речовини припадає на цей елемент.

Масова частка елемента w(E) у сполуці — це відношення маси елемента у сполуці до відповідної маси сполуки.

(w — читається дабл’ю).

w(E) — масова частка елемента у речовині;

m(E) — маса елемента у речовині;

m (сполуки) — маса сполуки.

Масова частка елемента — величина безрозмірна.

ЗАДАЧА 1. 200 г кальцій карбонату CaCO₃ містять 80 г Кальцію. Обчисліть масову частку Кальцію у цій сполуці.

Відповідь: w(Ca) = 0,4 або 40%.

Масові частки хімічних елементів використовують, коли характеризують склад мінеральних добрив, наприклад: натрієва селітра містить 15-16% Нітроґену; рідкий (безводний) амоніак — 82,3% Нітроґену.

На харчових продуктах, зазначаючи вміст поживних речовин, також використовують масові частки. Наприклад, смажене насіння соняшника містить 20,7% білків, 52,9% жирів, 3,4% вуглеводів. Йогурт «Галичина» містить 2,9% білків, 2,5% жирів, 10,9% вуглеводів, 0,001% вітамінів, від 0,014% до 0,14% мінеральних речовин.

Масову частку хімічного елемента у речовині можна також обчислювати за формулою:

n(Е) — кількість атомів хімічного елемента Е у молекулі чи формульній одиниці;

A_r(Е) — відносна атомна маса елемента;

M_r (сполуки) — відносна молекулярна (або формульна) маса хімічної речовини.

ЗАДАЧА 2. Обчисліть масові частки хімічних елементів у воді Н₂О.

Відповідь: w(H) = 11,11%; w(O) = 88,89%.

ЗАДАЧА 3. Обчисліть масові частки хімічних елементів у кальцій ортофосфаті Ca₃(PO₄)₂.

Відповідь: w(Ca) = 38,71%; w(P) = 20%; w(O) = 41,29%.

Використовуючи масову частку хімічного елемента у сполуці, можна розв’язувати й інші задачі.

ЗАДАЧА 4. Масова частка Сульфуру у деякій сполуці становить 40%. У якій масі сполуки міститься 96 г Сульфуру?

Відповідь: m(сполуки) = 240 г.

Якщо хочете знати хімію глибше.

ЗАДАЧА 5. Обчисліть масу міді, яку можна одержати із 6 т мідної руди, яка містить 2,9% купрум(І) сульфіду Cu₂S.

Відповідь: m(Cu) = 0,14 т.

За відомими масовими частками хімічних елементів, що утворюють сполуку, можна встановити хімічну формулу цієї сполуки.

ЗАДАЧА 6. Речовина складається із 24% Маґнію, 28% Силіцію і 48% Оксиґену. Встановіть хімічну формулу речовини.

ЗАДАЧА 7. Встановіть хімічну формулу сполуки, яка складається із 70% Феруму і 30% Оксиґену.

ВИСНОВКИ

• Масова частка елемента у сполуці — це величина, що показує відношення маси елемента до відповідної маси сполуки.
• Масова частка елемента — величина безрозмірна.
• Масову частку елемента у сполуці можна обчислити за її хімічною формулою.
• Сума масових часток хімічних елементів у речовині дорівнює 1, або 100%.
• За масовою часткою елемента можна знайти його масу, яка міститься в масі його сполуки.
• За відомими масовими частками хімічних елементів у речовині можна встановити хімічну формулу речовини.

Початковий рівень

• 1. Що називають масовою часткою хімічного елемента у сполуці?
• 2. Запишіть формули для обчислення масової частки елемента у речовині.

Середній рівень

• 3. Визначте масові частки хімічних елементів у молекулі SO₂.
• 4. 184 г мінералу доломіту містить 24 г Маґнію та 40 г Кальцію. Які масові частки цих елементів в доломіті?

Достатній рівень

A) калій нітраті KNO₃;

Б) натрій гідроґенсульфаті NaHSO₄.

B) барій карбонаті BaCO₃.

• 6. Певна кількість силікатної кислоти H₂SiO₃ складається з 1 г Гідроґену, 14 г Силіцію і 24 г Оксиґену. Обчисліть масові частки хімічних елементів у силікатній кислоті.

Високий рівень

• 7. Розташуйте формули речовин, не здійснюючи обчислень, в порядку зменшення масової частки Калію: KClO₃, KClO, KCl, KClO₄.
• 8. Яка маса Маґнію міститься в 300 г маґній оксиду MgO, якщо масова частка Маґнію в цій сполуці становить 60%?

Додаткове завдання

• 9. У зразку залізної руди масова частка Феруму у вигляді мінералу магнетиту Fe₃O₄ становить 60%. Яка масова частка магнетиту у цій руді?
• 10. Обчисліть масу манґану, який можна добути із 20 т руди, що містить 14% манґан(ІV) оксиду MnO₂.
• 11. Установіть хімічну формулу речовини, яка складається із 40% Кальцію, 12% Карбону і 48% Оксиґену.