Alkuaineen massaosa yhdisteessä. Kemiallisten alkuaineiden massaosuuden laskeminen aineen kaavan mukaan

Artikkelissa käsitellään sellaista käsitettä kuin massaosuus. Sen laskentamenetelmät on annettu. Kuvataan myös määritelmiä suureille, jotka ovat samanlaisia ​​soundiltaan, mutta erilaiset fysikaalisesti merkitykseltään. Nämä ovat kohteen ja tulosteen massaosuuksia.

Elämän kehto - laasti

Vesi on elämän lähde kauniilla sinisellä planeetallamme. Tämä ilmaisu löytyy melko usein. Kuitenkin harvat ihmiset paitsi asiantuntijat ajattelevat: itse asiassa aineiden liuoksesta, ei kemiallisesti puhtaasta vedestä, tuli substraatti ensimmäisten biologisten järjestelmien kehittämiselle. Varmasti suositussa kirjallisuudessa tai lähetyksessä lukija on törmännyt ilmaisuun "ensikeitto".

Lähteet, jotka antoivat sysäyksen elämän kehittymiselle monimutkaisten orgaanisten molekyylien muodossa, kiistellään edelleen. Jotkut jopa ehdottavat, että ei vain luonnollinen ja erittäin onnekas sattuma, vaan kosminen väliintulo. Lisäksi emme puhu lainkaan myyttisistä avaruusolennoista, vaan erityisistä edellytyksistä näiden molekyylien luomiselle, jotka voivat olla olemassa vain pienten kosmisten kappaleiden pinnalla, joissa ei ole ilmakehää - komeettoja ja asteroideja. Siten olisi oikeampaa sanoa, että orgaanisten molekyylien liuos on kaiken elävän kehto.

Vesi kemiallisesti puhtaana aineena

Huolimatta valtavista suolaisista valtameristä ja meristä, tuoreista järvistä ja joista, kemiallisesti puhdas vesi on erittäin harvinaista, pääasiassa erikoislaboratorioissa. Muista, että kotimaisessa tieteellisessä perinteessä kemiallisesti puhdas aine on aine, joka sisältää enintään kymmenen - miinus kuudesosaa epäpuhtauksien massaosuudesta.

Vieraista komponenteista täysin vapaan massan saaminen on uskomattoman kallista ja harvoin oikeuttaa itsensä. Sitä käytetään vain tietyillä teollisuudenaloilla, joissa yksikin vieras atomi voi pilata kokeen. Huomaa, että puolijohdeelementit, jotka muodostavat tämän päivän pienoistekniikan (mukaan lukien älypuhelimet ja tabletit) perustan, ovat erittäin herkkiä epäpuhtauksille. Niiden luomisessa tarvitaan vain täysin saastumattomia liuottimia. Tämä on kuitenkin mitätöntä planeetan koko nesteeseen verrattuna. Miten laajalle levinnyt, veden kautta planeettamme läpäisevä aine on puhtaassa muodossaan niin harvinaista? Selitämme alla.

Ihanteellinen liuotin

Vastaus edellisessä osiossa esitettyyn kysymykseen on uskomattoman yksinkertainen. Vedessä on polaarisia molekyylejä. Tämä tarkoittaa, että tämän nesteen jokaisessa pienimmässä hiukkasessa positiiviset ja negatiiviset navat eivät ole kaukana toisistaan, mutta ne ovat erillään. Tällöin jopa nestemäisessä vedessä syntyvät rakenteet luovat lisäsidoksia (ns. vety-)sidoksia. Kaiken kaikkiaan tämä antaa seuraavan tuloksen. Veteen joutunut aine (riippumatta siitä, mikä varaus sillä on) hajoaa nestemolekyylit. Jokainen liuenneen epäpuhtauden hiukkanen on peitetty vesimolekyylien negatiivisella tai positiivisella puolella. Näin ollen tämä ainutlaatuinen neste pystyy liuottamaan erittäin suuren määrän monenlaisia ​​aineita.

Massaosuuden käsite liuoksessa

Saatu liuos sisältää osan epäpuhtaudesta, jota kutsutaan "massafraktioksi". Vaikka tämä ilmaus ei ole yleinen. Yleisesti käytetty termi on "pitoisuus". Massaosuus määräytyy tietyllä suhteella. Emme anna kaavalauseketta, se on melko yksinkertainen, selitämme fyysisen merkityksen paremmin. Tämä on kahden massan suhde - epäpuhtaus liuokseen. Massaosuus on dimensioton suure. Se ilmaistaan ​​eri tavoin erityistehtävistä riippuen. Eli yhden murto-osissa, jos kaava sisältää vain massojen suhteen, ja prosentteina - jos tulos kerrotaan 100%.

Liukoisuus

H20:n lisäksi käytetään myös muita liuottimia. Lisäksi on aineita, jotka periaatteessa eivät luovuta molekyyleitään vedelle. Mutta ne liukenevat helposti bensiiniin tai kuumaan rikkihappoon.

On olemassa erityisiä taulukoita, jotka osoittavat, kuinka paljon tätä tai tuota materiaalia jää nesteeseen. Tätä indikaattoria kutsutaan liukoisuudeksi ja se riippuu lämpötilasta. Mitä korkeampi se on, sitä aktiivisemmin liuottimen atomit tai molekyylit liikkuvat ja sitä enemmän epäpuhtauksia se voi absorboida.

Vaihtoehdot liuenneen aineen osuuden määrittämiseksi liuoksessa

Koska kemistien ja tekniikkojen sekä insinöörien ja fyysikkojen tehtävät voivat olla erilaisia, määräytyy liuenneen aineen osuus vedessä eri tavoin. Tilavuusosuus lasketaan epäpuhtauden tilavuudesta liuoksen kokonaistilavuuteen. Käytetään eri parametria, mutta periaate on sama.

Tilavuusosuus pysyy dimensioina ilmaistuna joko yksikön murto-osina tai prosentteina. Molaarisuus (toisella tavalla sitä kutsutaan myös "moolitilavuuspitoisuudeksi") on liuenneen aineen moolimäärä tietyssä tilavuudessa liuosta. Tämä määritelmä sisältää jo yhden järjestelmän kaksi eri parametria, ja annetun suuren ulottuvuus on erilainen. Se ilmaistaan ​​mooleina litrassa. Muista vain varmuuden vuoksi, että mooli on aineen määrä, joka sisältää noin 10–23 potenssia molekyylejä tai atomeja.

Elementin massaosuuden käsite

Tämä arvo liittyy vain epäsuorasti ratkaisuihin. Alkuaineen massaosuus eroaa edellä käsitellystä käsitteestä. Mikä tahansa monimutkainen kemiallinen yhdiste koostuu kahdesta tai useammasta alkuaineesta. Jokaisella on oma suhteellinen massansa. Tämä arvo löytyy Mendelejevin kemiallisesta järjestelmästä. Siellä se ilmoitetaan ei-kokonaislukuina, mutta likimääräisissä tehtävissä arvo voidaan pyöristää. Monimutkaisen aineen koostumus sisältää tietyn määrän kunkin tyypin atomeja. Esimerkiksi vedessä (H2O) on kaksi vetyatomia ja yksi happi. Koko aineen suhteellisen massan ja tietyn alkuaineen suhde prosentteina muodostaa alkuaineen massaosuuden.

Kokemattomalle lukijalle nämä kaksi käsitettä voivat tuntua läheisiltä. Ja melko usein ne sekoitetaan keskenään. Tuotoksen massaosuus ei tarkoita liuoksia, vaan reaktioita. Kaikki kemialliset prosessit etenevät aina tiettyjen tuotteiden vastaanotolla. Niiden tuotto lasketaan kaavoilla, jotka riippuvat reagoivista aineista ja prosessiolosuhteista. Toisin kuin yksinkertainen massaosuus, tämä arvo ei ole niin helppo määrittää. Teoreettiset laskelmat viittaavat reaktiotuotteen aineen enimmäismäärään. Harjoittelu antaa kuitenkin aina vähän vähemmän arvoa. Syyt tähän eroon ovat energian jakautumisessa jopa erittäin kuumennettujen molekyylien kesken.

Siten aina tulee olemaan "kylmimpiä" hiukkasia, jotka eivät pysty reagoimaan ja pysyvät alkuperäisessä tilassaan. Tuotoksen massaosuuden fysikaalinen merkitys on se, kuinka suuri prosenttiosuus tosiasiallisesti saadusta aineesta on teoreettisesti lasketusta aineesta. Kaava on uskomattoman yksinkertainen. Käytännössä saadun tuotteen massa jaetaan käytännössä lasketun tuotteen massalla, koko lauseke kerrotaan sadalla prosentilla. Tuotoksen massaosuus määräytyy reagoivan aineen moolien lukumäärän mukaan. Älä unohda tätä. Tosiasia on, että yksi aineen mooli on tietty määrä sen atomeja tai molekyylejä. Aineen säilymislain mukaan kahdestakymmenestä vesimolekyylistä ei saada kolmeakymmentä molekyyliä rikkihappoa, joten ongelmat lasketaan tällä tavalla. Alkuperäisen komponentin moolimäärästä johdetaan massa, mikä on teoriassa mahdollista tulokselle. Sitten, kun tiedetään kuinka paljon reaktiotuotetta tosiasiallisesti saatiin, edellä kuvattua kaavaa käyttäen määritetään saannon massaosuus.

1. Täytä lauseiden tyhjät kohdat.

a) Matematiikassa "osuus" on osan suhde kokonaisuuteen. Alkuaineen massaosuuden laskemiseksi sen suhteellinen atomimassa on kerrottava tietyn alkuaineen atomien lukumäärällä kaavassa ja jaettava aineen suhteellisella molekyylipainolla.

b) Kaikkien aineen muodostavien alkuaineiden massaosien summa on 1 tai 100 %.

2. Kirjoita matemaattiset kaavat alkuaineiden massaosien löytämiseksi, jos:

a) aineen kaava on P 2 O 5, M r = 2 * 31 + 5 * 16 = 142
w (P) = 2 * 31/132 * 100 % = 44 %
w (O) = 5 * 16/142 * 100 % = 56 % tai w (O) = 100-44 = 56.

b) aineen kaava - A x B y
w (A) = Ar (A) * x / herra (AxBy) * 100 %
w (B) = Ar (B) * y / herra (AxBy) * 100 %

3. Laske alkuaineiden massaosuus:

a) metaanissa (CH4)

b) natriumkarbonaatissa (Na 2 CO 3)

4. Vertaa ilmoitettujen alkuaineiden massaosuuksia aineissa ja laita merkki<, >tai =:

5. Piin ja vedyn yhdistelmässä piin massaosuus on 87,5 %, vety on 12,5 %. Aineen suhteellinen molekyylipaino on 32. Määritä tämän yhdisteen kaava.

6. Yhdisteen alkuaineiden massaosuudet on esitetty kaaviossa:

Määritä tämän aineen kaava, jos tiedetään, että sen suhteellinen molekyylipaino on 100.

7. Eteeni on luonnollinen hedelmien kypsymisen stimulaattori: sen kerääntyminen hedelmiin nopeuttaa niiden kypsymistä. Mitä aikaisemmin eteenin kerääntyminen alkaa, sitä aikaisemmin hedelmät kypsyvät. Siksi eteeniä käytetään keinotekoisesti nopeuttamaan hedelmien kypsymistä. Johda eteenin kaava, jos tiedetään, että hiilen massaosuus on 85,7 % ja vedyn massaosuus on 14,3 %. Tämän aineen suhteellinen molekyylipaino on 28.

8. Johda aineen kemiallinen kaava, jos se tiedetään

a) w (Ca) = 36 %, w (Cl) = 64 %

b) w (Na) 29,1 %, w (S) = 40,5 %, w (O) = 30,4 %.

9. Lapiksella on antimikrobisia ominaisuuksia. Aiemmin sitä käytettiin syylien lämmittämiseen. Pieninä pitoisuuksina se toimii anti-inflammatorisena ja supistavana, mutta voi aiheuttaa palovammoja. Johda lapiksen kaava, jos sen tiedetään sisältävän 63,53 % hopeaa, 8,24 % typpeä ja 28,23 % happea.

Ratkaisu Termi "homogeeninen seos" tarkoittaa kahden tai useamman komponentin homogeenista seosta.

Aineita, joita sekoittamalla liuos saadaan, kutsutaan nimellä komponentit.

Ratkaisun komponenttien joukossa erotetaan liuennutta ainetta joka ei ehkä ole yksi, ja liuotin... Esimerkiksi sokerin vesiliuoksen tapauksessa sokeri on liuennut aine ja vesi liuotin.

Joskus liuottimen käsitettä voidaan soveltaa yhtäläisesti mihin tahansa komponenttiin. Tämä koskee esimerkiksi niitä liuoksia, jotka saadaan sekoittamalla kahta tai useampaa nestettä, jotka ovat ihanteellisesti liukoisia toisiinsa. Joten erityisesti liuoksessa, joka koostuu alkoholista ja vedestä, sekä alkoholia että vettä voidaan kutsua liuottimeksi. Useimmiten vesiliuosten yhteydessä on kuitenkin tapana kutsua vettä liuottimeksi ja toista komponenttia liuenneena aineena.

Liuoksen koostumuksen kvantitatiivisena ominaisuutena on useimmin käytetty käsite valtaosa aineet liuoksessa. Aineen massaosuus on tämän aineen massan suhde sen liuoksen massaan, jossa se on:

missä ω (in-va) - liuoksen sisältämän aineen massaosuus (g), m(in-va) - liuoksen sisältämän aineen massa (g), m (liuos) - liuoksen massa (g).

Kaavasta (1) seuraa, että massaosuus voi saada arvot 0 - 1, eli se on yksikön murto-osa. Tässä suhteessa massaosuus voidaan ilmaista myös prosentteina (%), ja juuri tässä muodossa se esiintyy melkein kaikissa ongelmissa. Massaosuus prosentteina ilmaistuna lasketaan kaavan (1) kaltaisella kaavalla sillä ainoalla erolla, että liuenneen aineen massan suhde koko liuoksen massaan kerrotaan 100 %:lla:

Liuokselle, joka koostuu vain kahdesta komponentista, voidaan laskea liuenneen aineen massaosuus ω (r.v.) ja liuottimen massaosuus ω (liuotin) vastaavasti.

Liuenneen aineen massaosuutta kutsutaan myös liuoksen pitoisuus.

Kaksikomponenttisessa liuoksessa sen massa koostuu liuenneen aineen ja liuottimen massoista:

Myös kaksikomponenttisen liuoksen tapauksessa liuenneen aineen ja liuottimen massaosien summa on aina 100 %:

Ilmeisesti edellä kirjoitettujen kaavojen lisäksi sinun pitäisi tietää kaikki ne kaavat, jotka on matemaattisesti johdettu suoraan niistä. Esimerkiksi:

On myös muistettava kaava, joka liittyy aineen massaan, tilavuuteen ja tiheyteen:

m = ρ ∙ V

ja sinun on myös tiedettävä, että veden tiheys on 1 g / ml. Tästä syystä veden tilavuus millilitroina on numeerisesti yhtä suuri kuin veden massa grammoina. Esimerkiksi 10 ml vettä on massa 10 g, 200 ml - 200 g jne.

Ongelmien onnistuneen ratkaisemisen kannalta on yllä olevien kaavojen tuntemisen lisäksi erittäin tärkeää tuoda niiden soveltamisen taidot automatismiin. Tämä voidaan saavuttaa vain ratkaisemalla suuri määrä erilaisia ​​ongelmia. Ongelmat todellisista yhtenäisen valtionkokeen tutkimuksista aiheesta "Laskelmat aineen massaosuuden käsitteellä liuoksessa" voidaan ratkaista.

Esimerkkejä ratkaisuista

Esimerkki 1

Laske kaliumnitraatin massaosuus liuoksessa, joka on saatu sekoittamalla 5 g suolaa ja 20 g vettä.

Ratkaisu:

Liuennut aine meidän tapauksessamme on kaliumnitraatti ja liuotin on vesi. Siksi kaavat (2) ja (3) voidaan kirjoittaa vastaavasti seuraavasti:

Ehdosta m (KNO 3) = 5 g ja m (H 2 O) = 20 g, joten:

Esimerkki 2

Mikä massa vettä on lisättävä 20 g:aan glukoosia, jotta saadaan 10 % glukoosiliuos.

Ratkaisu:

Ongelman ehdoista seuraa, että liuennut aine on glukoosi ja liuotin vesi. Sitten kaava (4) voidaan kirjoittaa meidän tapauksessamme seuraavasti:

Ehdosta tiedämme glukoosin massaosuuden (pitoisuuden) ja itse glukoosin massan. Merkitään veden massa x g, voimme kirjoittaa seuraavan ekvivalentin yhtälön yllä olevan kaavan perusteella:

Ratkaisemalla tämän yhtälön löydämme x:

nuo. m (H20) = x g = 180 g

Vastaus: m (H20) = 180 g

Esimerkki 3

150 g 15-prosenttista natriumkloridiliuosta sekoitettiin 100 g:aan saman suolan 20-prosenttista liuosta. Mikä on suolan massaosuus tuloksena olevassa liuoksessa? Ilmoita vastauksesi lähimpään kokonaisuuteen.

Ratkaisu:

Ratkaisujen valmisteluun liittyvien ongelmien ratkaisemiseksi on kätevää käyttää seuraavaa taulukkoa:

missä m r.v. , m ratkaisu ja ω r.v. - liuenneen aineen massan, liuoksen massan ja liuenneen aineen massaosuuden arvot vastaavasti yksilöllisesti kullekin liuokselle.

Ehdosta tiedämme, että:

m (1) liuos = 150 g,

ω (1) r.v. = 15 %

m (2) liuos = 100 g,

ω (1) r.v. = 20 %

Lisäämme kaikki nämä arvot taulukkoon, saamme:

Meidän tulee muistaa seuraavat laskelmissa tarvittavat kaavat:

ω r.v. = 100 % ∙ m r.v. / m liuos, m r.v. = m ratkaisu ∙ ω r.v. / 100 %, m liuos = 100 % ∙ m r.v. / ω r.v.

Aloitamme taulukon täyttämisen.

Jos vain yksi arvo puuttuu riviltä tai sarakkeesta, se voidaan laskea. Poikkeuksena on viiva, jossa on ω r.v., kun tiedetään arvot kahdessa solussaan, kolmannen solun arvoa ei voida laskea.

Ensimmäisestä sarakkeesta puuttuu arvo vain yhdestä solusta. Joten voimme laskea sen:

m (1) r.v. = m (1) r-ra ∙ ω (1) r.v. / 100 % = 150 g ∙ 15 % / 100 % = 22,5 g

Samoin tiedämme arvot toisen sarakkeen kahdessa solussa, mikä tarkoittaa:

m (2) r.v. = m (2) r-ra ∙ ω (2) r.v. / 100 % = 100 g ∙ 20 % / 100 % = 20 g

Syötetään lasketut arvot taulukkoon:

Nyt tiedämme kaksi arvoa ensimmäisellä rivillä ja kaksi arvoa toisella rivillä. Joten voimme laskea puuttuvat arvot (m (3) r.v. ja m (3) r-ra):

m (3) r.v. = m (1) r.v. + m (2) r.v. = 22,5 g + 20 g = 42,5 g

m (3) liuos = m (1) liuos + m (2) liuos = 150 g + 100 g = 250 g.

Syötetään lasketut arvot taulukkoon, saamme:

Nyt olemme tulleet lähelle ω (3) r.v:n vaaditun arvon laskemista. ... Sarakkeessa, jossa se sijaitsee, kahden muun solun sisältö tunnetaan, mikä tarkoittaa, että voimme laskea sen:

ω (3) r.v. = 100 % ∙ m (3) r.v. / m (3) liuos = 100 % ∙ 42,5 g / 250 g = 17 %

Esimerkki 4

200 g:aan 15-prosenttista natriumkloridiliuosta lisättiin 50 ml vettä. Mikä on suolan massaosuus tuloksena olevassa liuoksessa. Ilmoita vastauksesi lähimpään sadasosaan _______%

Ratkaisu:

Ensinnäkin sinun tulee kiinnittää huomiota siihen, että lisätyn veden massan sijaan meille annetaan sen tilavuus. Lasketaan sen massa tietäen, että veden tiheys on 1 g / ml:

m alanumero (H20) = V ulkoinen. (H 2 O) ∙ ρ (H 2 O) = 50 ml ∙ 1 g / ml = 50 g

Jos tarkastellaan vettä 0-prosenttisena natriumkloridiliuoksena, joka sisältää vastaavasti 0 g natriumkloridia, ongelma voidaan ratkaista käyttämällä samaa taulukkoa kuin yllä olevassa esimerkissä. Piirretään tällainen taulukko ja lisätään siihen tuntemamme arvot:

Ensimmäisessä sarakkeessa tunnetaan kaksi arvoa, mikä tarkoittaa, että voimme laskea kolmannen:

m (1) r.v. = m (1) r-ra ∙ ω (1) r.v. / 100 % = 200 g ∙ 15 % / 100 % = 30 g,

Toisella rivillä tunnetaan myös kaksi arvoa, mikä tarkoittaa, että voimme laskea kolmannen:

m (3) liuos = m (1) liuos + m (2) liuos = 200 g + 50 g = 250 g,

Syötetään lasketut arvot vastaaviin soluihin:

Nyt on tullut tunnetuksi kaksi arvoa ensimmäisellä rivillä, joten voimme laskea arvon m (3) r.v. kolmannessa solussa:

m (3) r.v. = m (1) r.v. + m (2) r.v. = 30 g + 0 g = 30 g

ω (3) r.v. = 30/250 ∙ 100 % = 12 %.

Kun tiedät kemiallisen kaavan, voit laskea aineen kemiallisten alkuaineiden massaosuuden. aineen elementti on merkitty kreikaksi. kirjain "omega" - ω E / V ja se lasketaan kaavalla:

missä k on tämän alkuaineen atomien lukumäärä molekyylissä.

Mikä on vedyn ja hapen massaosuus vedessä (H 2 O)?

Ratkaisu:

Mr (H20) = 2 * A r (H) + 1 * A r (O) = 2 * 1 + 1 * 16 = 18

2) Laskemme vedyn massaosuuden vedessä:

3) Laskemme hapen massaosuuden vedessä. Koska veden koostumus sisältää vain kahden kemiallisen alkuaineen atomeja, hapen massaosuus on yhtä suuri:

Riisi. 1. Tehtävän 1 ratkaisun rekisteröinti

Laske aineen H 3 PO 4 alkuaineiden massaosuus.

1) Laske aineen suhteellinen molekyylipaino:

Mr (H3PO4) = 3 * Ar (H) + 1 * Ar (R) + 4 * Ar (O) = 3 * 1 + 1 * 31 + 4 * 16 = 98

2) Laskemme vedyn massaosuuden aineessa:

3) Laskemme aineen fosforin massaosuuden:

4) Laskemme aineen hapen massaosuuden:

1. Kokoelma kemian tehtäviä ja harjoituksia: 8. luokka: oppikirjaan P.А. Orzhekovsky et al. "Kemia, luokka 8" / P.А. Oržekovski, N.A. Titov, F.F. Hegel. - M .: AST: Astrel, 2006.

2. Ushakova O.V. Kemian työkirja: arvosana 8: oppikirjaan P.A. Oržekovski ja muut. "Kemia. Luokka 8 "/ О.V. Ushakova, P.I. Bespalov, P.A. Oržekovski; alla. toim. prof. P.A. Oržekovski - M .: AST: Astrel: Profizdat, 2006. (s. 34-36)

3. Kemia: 8. luokka: oppikirja. kenraalille laitokset / P.A. Oržekovski, L.M. Meshcheryakova, L.S. Pontak. M .: AST: Astrel, 2005. (§15)

4. Tietosanakirja lapsille. Osa 17. Kemia / Kap. toimittaja V.A. Volodin, johtanut. tieteellinen. toim. I. Leenson. - M .: Avanta +, 2003.

1. Digitaalisten koulutusresurssien yhtenäinen kokoelma ().

2. "Chemistry and Life" -lehden sähköinen versio ().

4. Video-opetusohjelma aiheesta "Kemiallisen alkuaineen massaosuus aineessa" ().

Kotitehtävät

1.s.78 nro 2 oppikirjasta "Kemia: 8. luokka" (PA Orzhekovsky, LM Meshcheryakova, LS Pontak. M .: AST: Astrel, 2005).

2. Kanssa. 34-36 nro 3,5 kemian työkirjasta: luokka 8: P.A. oppikirjaan. Oržekovski ja muut. "Kemia. Luokka 8 "/ О.V. Ushakova, P.I. Bespalov, P.A. Oržekovski; alla. toim. prof. P.A. Orzhekovsky - M .: AST: Astrel: Profizdat, 2006.