Масса и размеры молекул. Для характеристики масс атомов и молекул применяются величины, получившие название атомный вес и молекулярный вес (очевидно

Для характеристики масс атомов и молекул применяются величины, получившие название атомный вес и молекулярный вес (очевидно, правильнее было бы их называть атомной и молекулярной массой).

Атомным весом (А) химического элемента называется отношение массы атома этого элемента к 1/12 массы атома С ¹² (так обозначается изотоп углерода с массовым числом 12). Молекулярным весом (М) вещества называется отношение массы молекулы этого вещества к 1/12 массы атома С¹². Определяемая таким образом шкала масс атомов и молекул называется шкалой С¹² = 12. По этой шкале атомный вес С¹² равен точно 12, кислорода О¹⁶–15,9949, а самого легкого из элементов, водорода, 1,0080 (для природной смеси изотопов). Как следует из их определения, атомный и молекулярный веса – безразмерные величины.

Единица массы, равная 1/12 массы атома С ¹², сокращенно обозначается русской аббревиатурой «ед» (единица). Поэтому величина этой единицы, выраженная в килограммах, обозначается какm_ед. Тогда масса атома, выраженная в килограммах, равна A×m_ед, а масса молекулы М×m_ед.

Понятно, что два химически простых вещества, взятых в таких количествах, что их массы m₁ и m₂ относятся как атомные веса А₁ и A₂, будут содержать по одинаковому числу атомов. Аналогично два химически сложных вещества, взятых в таких количествах, что их массы относятся как молекулярные веса, будут содержать по одинаковому числу молекул. Такое количество данного элемента, масса которого, выраженная в килограммах, численно равна его атомному весу, называют килограмм – атомом. Такое количество данного вещества, масса которого, выраженная в килограммах, численно равна его молекулярному весу, называется килограмм-молекулой или кратко киломолем (обозначается кмоль).

Масса киломоля m численно равна молекулярному весу М. Это служит причиной того, что m иногда называют молекулярным весом. Однако следует иметь в виду, что, в то время как М – величина безразмерная, масса киломоля m имеет размерность кг/кмоль. Очевидно, что, рассматривая атомы как одноатомные молекулы, килограмм-атом можно считать килограмм-молекулой, для которой m численно равна А.

Поскольку массы килограмм-молекул относятся как соответствующие молекулярные веса, киломоли всех веществ содержат одно и то же число молекул, равное

что численно равно 1/ m_ед. Число N _A называется числом Авогадро. Перрен опытным путем нашел, что N _A = 6,023×10²⁶ кмоль^-1.

Теперь можно оценить размеров атомов. Естественно предположить, что в твердых телах атомы располагаются довольно близко друг к другу. Поэтому приближенную оценку объема одного атома можно получить, разделив объем киломоля кристалла, например железа, на число атомов в киломоле N_A. Киломоль (т. е. 56 кг) железа занимает объем V_Fe=r/m~8000/56=7/1000=0.007 м³. Следовательно, на долю одного атома приходится объем, равный 7×10^-3/6,023×10²⁶ ~ 10×10^-30 м³. Отсюда следует, что линейные размеры атома железа приблизительно равны .

Атомы других веществ также имеют размеры порядка нескольких ангстрем.

Дата добавления: 2015-05-09