Hmotnostný zlomok chemického prvku v komplexnej látke. Hmotnostný zlomok prvku v komplexnej látke - Hypermarket znalostí

20.10.2019

Hmotnostný zlomok prvku ω (E) % je pomer hmotnosti daného prvku m (E) v odobratej molekule látky k molekulovej hmotnosti tejto látky Mr (in-va).

Hmotnostný zlomok prvku sa vyjadruje v zlomkoch jednotky alebo v percentách:

ω (E) \u003d m (E) / Mr (in-va) (1)

ω% (E) \u003d m (E) 100 % / Mr (in-va)

Súčet hmotnostných zlomkov všetkých prvkov látky sa rovná 1 alebo 100 %.

Na výpočet hmotnostného zlomku prvku sa spravidla berie časť látky rovnajúca sa molárnej hmotnosti látky, potom sa hmotnosť daného prvku v tejto časti rovná jeho molárnej hmotnosti vynásobenej počtom atómov daného prvku v molekule.

Takže pre látku A x B y v zlomkoch jednotky:

ω (A) \u003d Ar (E) X / Mr (in-va) (2)

Z podielu (2) odvodíme výpočtový vzorec na určenie indexov (x, y) v chemickom vzorci látky, ak sú známe hmotnostné zlomky oboch prvkov a molárna hmotnosť látky:

X \u003d ω % (A) Mr (in-va) / Ar (E) 100 % (3)

Delenie ω% (A) ω% (B), t.j. transformáciou vzorca (2) dostaneme:

ω(A) / ω(B) = X Ar(A) / Y Ar(B) (4)

Výpočtový vzorec (4) možno transformovať takto:

X: Y \u003d ω% (A) / Ar (A) : ω% (B) / Ar (B) \u003d X (A) : Y (B) (5)

Výpočtové vzorce (3) a (5) sa používajú na určenie vzorca látky.

Ak je známy počet atómov v molekule látky pre jeden z prvkov a jeho hmotnostný zlomok, možno určiť molárnu hmotnosť látky:

Mr(in-va) \u003d Ar (E) X / W (A)

Príklady riešenia úloh na výpočet hmotnostných zlomkov chemických prvkov v komplexnej látke

Výpočet hmotnostných zlomkov chemických prvkov v komplexnej látke

Príklad 1. Určte hmotnostné zlomky chemických prvkov v kyseline sírovej H 2 SO 4 a vyjadrite ich v percentách.

Riešenie

1. Vypočítajte príbuzný molekulová hmotnosť kyselina sírová:

Mr (H 2 SO 4) \u003d 1 2 + 32 + 16 4 \u003d 98

2. Vypočítame hmotnostné zlomky prvkov.

Na tento účel sa číselná hodnota hmotnosti prvku (berúc do úvahy index) vydelí molárnou hmotnosťou látky:

Ak to vezmeme do úvahy a označíme hmotnostný zlomok prvku písmenom ω, výpočty hmotnostných zlomkov sa vykonajú takto:

w(H) = 2: 98 = 0,0204 alebo 2,04 %;

w(S) = 32: 98 = 0,3265 alebo 32,65 %;

ω(O) \u003d 64: 98 \u003d 0,6531 alebo 65,31 %

Príklad 2. Určte hmotnostné zlomky chemických prvkov v oxide hlinitom Al 2 O 3 a vyjadrite ich v percentách.

Riešenie

1. Vypočítajte relatívnu molekulovú hmotnosť oxidu hlinitého:

Mr (Al 2 O 3) \u003d 27 2 + 16 3 \u003d 102

2. Vypočítame hmotnostné zlomky prvkov:

w(Al) = 54: 102 = 0,53 = 53 %

w(O) = 48: 102 = 0,47 = 47 %

Ako vypočítať hmotnostný zlomok látky v kryštalickom hydráte

Hmotnostný zlomok látky je pomer hmotnosti danej látky v sústave k hmotnosti celej sústavy, t.j. ω(X) = m(X) / m,

kde ω(X) - hmotnostný zlomok látky X,

m(X) - hmotnosť látky X,

m - hmotnosť celej sústavy

Hmotnostný zlomok je bezrozmerná veličina. Vyjadruje sa ako zlomok jednotky alebo ako percento.

Príklad 1. Stanovte hmotnostný zlomok vody z kryštalizácie v dihydráte chloridu bárnatého BaCl 2 2H 2 O.

Riešenie

Molárna hmotnosť BaCl 2 2H 2 O je:

M (BaCl2 2H20) \u003d 137 + 2 35,5 + 2 18 \u003d 244 g / mol

Zo vzorca BaCl 2 2H 2 O vyplýva, že 1 mol dihydrátu chloridu bárnatého obsahuje 2 mol H 2 O. Z toho môžeme určiť hmotnosť vody obsiahnutej v BaCl 2 2H 2 O:

m(H20) = 218 = 36 g.

Hmotnostný zlomok kryštalickej vody nájdeme v dihydráte chloridu bárnatého BaCl 2 2H 2 O.

ω (H20) \u003d m (H20) / m (BaCl2 2H20) \u003d 36/244 \u003d 0,1475 \u003d 14,75 %.

Príklad 2. Striebro s hmotnosťou 5,4 g bolo izolované zo vzorky horniny s hmotnosťou 25 g obsahujúcej minerál argentit Ag2S. Stanovte hmotnostný podiel argentitu vo vzorke.

Určte množstvo striebornej látky v argentite:

n(Ag) \u003d m (Ag) / M (Ag) \u003d 5,4 / 108 \u003d 0,05 mol.

Zo vzorca Ag 2 S vyplýva, že množstvo argentitovej látky je polovičné ako množstvo striebornej látky.

Určte množstvo argentitovej látky:

n (Ag 2 S) \u003d 0,5 n (Ag) \u003d 0,5 0,05 \u003d 0,025 mol

Hmotnosť argentitu vypočítame:

m (Ag 2 S) \u003d n (Ag 2 S) M (Ag2S) \u003d 0,025 248 \u003d 6,2 g.

Teraz určíme hmotnostný zlomok argentitu vo vzorke horniny s hmotnosťou 25 g.

ω (Ag 2 S) \u003d m (Ag 2 S) / m \u003d 6,2 / 25 \u003d 0,248 \u003d 24,8 %.

Úloha 3.1. Určte hmotnosť vody v 250 g 10 % roztoku chloridu sodného.

Riešenie. Od w \u003d m in-va / m roztoku nájdite hmotnosť chloridu sodného:
m in-va \u003d w m roztok \u003d 0,1 250 g \u003d 25 g NaCl
Pokiaľ ide o m r-ra = m in-va + m r-la, potom dostaneme:
m (H 2 0) \u003d m roztok - m in-va \u003d 250 g - 25 g \u003d 225 g H 2 0.

Úloha 3.2. Stanovte hmotnosť chlorovodíka v 400 ml roztoku kyseliny chlorovodíkovej s hmotnostným zlomkom 0,262 a hustotou 1,13 g/ml.

Riešenie. Pokiaľ ide o w = m in-va / (V ρ), potom dostaneme:
m in-va \u003d w V ρ \u003d 0,262 400 ml 1,13 g / ml \u003d 118 g

Úloha 3.3. K 200 g 14 % roztoku soli sa pridalo 80 g vody. Určte hmotnostný zlomok soli vo výslednom roztoku.

Riešenie. Nájdite hmotnosť soli v pôvodnom roztoku:
m soľ \u003d w m roztok \u003d 0,14 200 g \u003d 28 g.
Rovnaká hmotnosť soli zostala v novom roztoku. Nájdite hmotnosť nového riešenia:
m roztoku = 200 g + 80 g = 280 g.
Nájdite hmotnostný zlomok soli vo výslednom roztoku:
w \u003d m soľ / m roztok \u003d 28 g / 280 g \u003d 0,100.

Úloha 3.4. Aký objem 78 % roztoku kyseliny sírovej s hustotou 1,70 g/ml treba odobrať na prípravu 500 ml 12 % roztoku kyseliny sírovej s hustotou 1,08 g/ml?

Riešenie. Pre prvé riešenie máme:
w 1 \u003d 0,78 a ρ 1 \u003d 1,70 g / ml.
Pre druhé riešenie máme:
V 2 \u003d 500 ml, w 2 \u003d 0,12 a ρ 2 \u003d 1,08 g / ml.
Keďže druhý roztok sa pripraví z prvého pridaním vody, hmotnosti látky v oboch roztokoch sú rovnaké. Nájdite hmotnosť látky v druhom roztoku. Od w 2 \u003d m 2 / (V 2 ρ 2) máme:
m 2 \u003d w 2 V 2 ρ 2 \u003d 0,12 500 ml 1,08 g / ml \u003d 64,8 g.
m 2 \u003d 64,8 g. nachádzame
objem prvého roztoku. Od w 1 = m 1 / (V 1 ρ 1) máme:
V 1 \u003d m 1 / (w 1 ρ 1) \u003d 64,8 g / (0,78 1,70 g / ml) \u003d 48,9 ml.

Úloha 3.5. Aký objem 4,65 % roztoku hydroxidu sodného s hustotou 1,05 g/ml možno pripraviť z 50 ml 30 % roztoku hydroxidu sodného s hustotou 1,33 g/ml?

Riešenie. Pre prvé riešenie máme:
w 1 \u003d 0,0465 a ρ 1 \u003d 1,05 g / ml.
Pre druhé riešenie máme:
V 2 \u003d 50 ml, w 2 \u003d 0,30 a ρ 2 \u003d 1,33 g / ml.
Keďže prvý roztok sa pripravuje z druhého pridaním vody, hmotnosti látky v oboch roztokoch sú rovnaké. Nájdite hmotnosť látky v druhom roztoku. Od w 2 \u003d m 2 / (V 2 ρ 2) máme:
m 2 \u003d w 2 V 2 ρ 2 \u003d 0,30 50 ml 1,33 g / ml \u003d 19,95 g.
Hmotnosť látky v prvom roztoku sa tiež rovná m 2 \u003d 19,95 g.
Nájdite objem prvého roztoku. Od w 1 = m 1 / (V 1 ρ 1) máme:
V 1 \u003d m 1 / (w 1 ρ 1) \u003d 19,95 g / (0,0465 1,05 g / ml) \u003d 409 ml.
Koeficient rozpustnosti (rozpustnosť) - maximálna hmotnosť látky rozpustnej v 100 g vody pri danej teplote. Nasýtený roztok je roztok látky, ktorý je v rovnováhe s existujúcou zrazeninou tejto látky.

Problém 3.6. Koeficient rozpustnosti chlorečnanu draselného pri 25 °C je 8,6 g Určte hmotnostný zlomok tejto soli v nasýtenom roztoku pri 25 °C.

Riešenie. 8,6 g soli rozpustenej v 100 g vody.
Hmotnosť roztoku je:
m roztok \u003d m voda + m soľ \u003d 100 g + 8,6 g \u003d 108,6 g,
a hmotnostný zlomok soli v roztoku sa rovná:
w \u003d m soľ / m roztok \u003d 8,6 g / 108,6 g \u003d 0,0792.

Problém 3.7. Hmotnostný zlomok soli v roztoku chloridu draselného nasýteného pri 20 °C je 0,256. Stanovte rozpustnosť tejto soli v 100 g vody.

Riešenie. Nech je rozpustnosť soli X g v 100 g vody.
Potom je hmotnosť roztoku:
m roztoku = m vody + m soli = (x + 100) g,
a hmotnostný zlomok je:
w \u003d m soľ / m roztok \u003d x / (100 + x) \u003d 0,256.
Odtiaľ
x = 25,6 + 0,256 x; 0,744x = 25,6; x = 34,4 g na 100 g vody.
Molárna koncentrácia S- pomer množstva rozpustenej látky v (mol) k objemu roztoku V (v litroch), c \u003d v (mol) / V (l), c \u003d m in-va / (M V (l)).
Molárna koncentrácia udáva počet mólov látky v 1 litri roztoku: ak je roztok decimolárny ( c = 0,1 M = 0,1 mol/l) znamená, že 1 liter roztoku obsahuje 0,1 mol látky.

Problém 3.8. Určte hmotnosť KOH potrebnú na prípravu 4 litrov 2 M roztoku.

Riešenie. Pre roztoky s molárnou koncentráciou máme:
c \u003d m / (M V),
kde S- molárna koncentrácia,
m- hmotnosť látky,
M je molárna hmotnosť látky,
V- objem roztoku v litroch.
Odtiaľ
m \u003d c M V (l) \u003d 2 mol / l 56 g / mol 4 l \u003d 448 g KOH.

Problém 3.9. Koľko ml 98 % roztoku H 2 SO 4 (ρ = 1,84 g / ml) treba odobrať na prípravu 1 500 ml 0,25 M roztoku?

Riešenie. Úloha riedenia roztoku. Pre koncentrovaný roztok máme:
w 1 \u003d m 1 / (V 1 (ml) ρ 1).
Nájdite objem tohto roztoku V 1 (ml) \u003d m 1 / (w 1 ρ 1).
Pretože zriedený roztok sa pripravuje z koncentrovaného zmiešaním s vodou, hmotnosť látky v týchto dvoch roztokoch bude rovnaká.
Pre zriedený roztok máme:
c 2 \u003d m 2 / (M V 2 (l)) a m 2 \u003d s 2 M V 2 (l).
Zistenú hodnotu hmotnosti dosadíme do výrazu pre objem koncentrovaného roztoku a vykonáme potrebné výpočty:
V 1 (ml) \u003d m / (w 1 ρ 1) \u003d (s 2 M V 2) / (w 1 ρ 1) \u003d (0,25 mol / l 98 g / mol 1,5 l) / (0, 98 1,84 g/ml) = 20,4 ml.

Budete potrebovať

Musíte určiť, do ktorej možnosti patrí vaša úloha. V prípade prvej možnosti budete potrebovať periodickú tabuľku. V prípade druhého musíte vedieť, že roztok pozostáva z dvoch zložiek: rozpustenej látky a rozpúšťadla. A hmotnosť roztoku sa rovná hmotnostiam týchto dvoch zložiek.

Poučenie

V prípade prvej verzie problému:
Podľa Mendelejeva nájdeme molárnu hmotnosť látky. Molárny súčet atómových hmotností, ktoré tvoria látku.

Napríklad molárna hmotnosť (Mr) hydroxidu vápenatého Ca(OH)2: Mr(Ca(OH)2) = Ar(Ca) + (Ar(O) + Ar(H))*2 = 40 + (16 + 1) *2 = 74.

Ak nie je k dispozícii odmerná nádoba, do ktorej je možné naliať vodu, vypočítajte objem nádoby, v ktorej sa nachádza. Objem sa vždy rovná súčinu plochy základne a výšky a s nádobami stojaceho tvaru zvyčajne nie sú žiadne problémy. Objem voda banka bude rovná ploche okrúhla základňa do výšky naplnená vodou. Násobenie hustoty? na objem voda V dostanete omša voda m: m=?*V.

Podobné videá

Poznámka

Hmotnosť môžete určiť tak, že poznáte množstvo vody a jej molárnu hmotnosť. Molárna hmotnosť vody je 18, pretože pozostáva z molárnych hmotností 2 atómov vodíka a 1 atómu kyslíka. MH20 = 2MH+MO=2 1+16=18 (g/mol). m=n*M, kde m je hmotnosť vody, n je množstvo, M je molárna hmotnosť.

Čo je to hmotnostný zlomok element? Už zo samotného názvu môžete pochopiť, že ide o hodnotu označujúcu pomer hmotnosti element, ktorý je súčasťou látky, a celková hmotnosť tejto látky. Vyjadruje sa v zlomkoch jednotky: percentá (stotiny), ppm (tisíciny) atď. Ako môžete vypočítať hmotnosť a element?

Poučenie

Pre prehľadnosť zvážte uhlík, ktorý je každému dobre známy, bez ktorého by nebolo. Ak je uhlík látkou (napríklad), potom jeho hmotnosť zdieľam možno pokojne brať ako jednotku alebo 100%. Diamant samozrejme obsahuje aj nečistoty iných prvkov, no vo väčšine prípadov v tak malom množstve, že ich možno zanedbať. Ale v takých modifikáciách uhlíka, ako je alebo, je obsah nečistôt pomerne vysoký a zanedbanie je neprijateľné.

Ak je uhlík súčasťou komplexnej látky, musíte postupovať takto: zapíšte si presný vzorec látky a potom poznajte molárne hmotnosti každej z nich. element zahrnuté v jeho zložení, vypočítajte presnú molárnu hmotnosť tejto látky (samozrejme, berúc do úvahy „index“ každej z nich element). Potom určite hmotnosť zdieľam delením celkovej molárnej hmotnosti element na molárnu hmotnosť látky.

Napríklad musíte nájsť hmotnosť zdieľam uhlík v kyseline octovej. Napíšte vzorec pre kyselinu octovú: CH3COOH. Pre uľahčenie výpočtov ho preveďte do tvaru: C2H4O2. Molová hmotnosť tejto látky sa skladá z molárnych hmotností prvkov: 24 + 4 + 32 = 60. Podľa toho sa hmotnostný podiel uhlíka v tejto látke vypočíta takto: 24/60 = 0,4.

Ak to potrebujete vypočítať v percentách, 0,4 * 100 = 40%. To znamená, že každá kyselina octová obsahuje (približne) 400 gramov uhlíka.

Samozrejme, hmotnostné zlomky všetkých ostatných prvkov možno nájsť presne rovnakým spôsobom. Napríklad hmotnosť v tej istej kyseline octovej sa vypočíta takto: 32/60 \u003d 0,533 alebo približne 53,3 %; a hmotnostný podiel vodíka je 4/60 = 0,666 alebo približne 6,7 %.

Zdroje:

hmotnostné zlomky prvkov

Hmotnostný zlomok látky ukazuje svoj obsah v zložitejšej štruktúre, napríklad v zliatine alebo zmesi. Ak je známa celková hmotnosť zmesi alebo zliatiny, potom pri poznaní hmotnostných podielov jednotlivých látok je možné nájsť ich hmotnosti. Ak chcete nájsť hmotnostný zlomok látky, môžete poznať jej hmotnosť a hmotnosť celej zmesi. Táto hodnota môže byť vyjadrená v zlomkových jednotkách alebo percentách.

Od 17. stor Chémia už nie je popisná veda. Chemici začali široko používať metódy na meranie rôznych parametrov látky. Konštrukcia váh sa stále viac zdokonaľovala a umožňovala určovať hmotnosti vzoriek pre plynné látky, okrem hmotnosti sa merali aj objemy a tlaky. Použitie kvantitatívnych meraní umožnilo pochopiť podstatu chemických premien, určiť zloženie zložitých látok.

Ako už viete, zloženie komplexnej látky zahŕňa dva alebo viac chemických prvkov. Je zrejmé, že hmotnosť všetkej hmoty sa skladá z hmotnosti jej základných prvkov. To znamená, že každý prvok predstavuje určitú časť hmoty hmoty.

Hmotnostný zlomok prvku v látke sa označuje lat malými písmenami w (double-ve) a ukazuje podiel (časť hmotnosti), ktorý možno pripísať tomuto prvku na celkovej hmotnosti látky. Táto hodnota môže byť vyjadrená v zlomkoch jednotky alebo v percentách (obr. 69). Samozrejme, hmotnostný zlomok prvku v komplexnej látke je vždy menší ako jednotka (alebo menší ako 100 %). Časť celku je totiž vždy menšia ako celok, tak ako plátok pomaranča je menší ako pomaranč.

Ryža. 69.
Schéma elementárneho zloženia oxidu ortuti

Napríklad oxid ortutnatý HgO obsahuje dva prvky – ortuť a kyslík. Zahriatím 50 g tejto látky sa získa 46,3 g ortuti a 3,7 g kyslíka. Vypočítajte hmotnostný podiel ortuti v komplexnej látke:

Hmotnostný podiel kyslíka v tejto látke možno vypočítať dvoma spôsobmi. Podľa definície sa hmotnostný podiel kyslíka v oxide ortuti rovná pomeru hmotnosti kyslíka k hmotnosti oxidu ortuti:

S vedomím, že súčet hmotnostných zlomkov prvkov v látke sa rovná jednej (100%), možno hmotnostný zlomok kyslíka vypočítať ako rozdiel:

Aby bolo možné nájsť hmotnostné zlomky prvkov navrhovanou metódou, je potrebné vykonať zložitý a časovo náročný chemický experiment na určenie hmotnosti každého prvku. Ak je známy vzorec komplexnej látky, rovnaký problém sa rieši oveľa jednoduchšie.

Ak chcete vypočítať hmotnostný zlomok prvku, vynásobte jeho relatívnu atómovú hmotnosť počtom atómov daného prvku vo vzorci a vydeľte relatívnou molekulovou hmotnosťou látky.

Napríklad pre vodu (obr. 70):

Precvičme si riešenie úloh na výpočet hmotnostných zlomkov prvkov v zložitých látkach.

Úloha 1. Vypočítajte hmotnostné zlomky prvkov v amoniaku, ktorého vzorec je NH 3.

Úloha 2. Vypočítajte hmotnostné zlomky prvkov v kyseline sírovej so vzorcom H 2 SO 4.

Chemici musia častejšie riešiť inverzný problém: určiť vzorec komplexnej látky pomocou hmotnostných zlomkov prvkov.

Ako sa takéto problémy riešia, si ukážeme na jednom historickom príklade.

Úloha 3. Z prírodných minerálov boli izolované dve zlúčeniny medi s kyslíkom (oxidy) - tenorit a kuprit (obr. 71). Odlišovali sa od seba farbou a hmotnostnými zlomkami prvkov. V čiernom oxide (obr. 72), izolovanom z tenoritu, bol hmotnostný podiel medi 80 % a hmotnostný podiel kyslíka 20 %. V červenom oxide medi izolovanom z kupritu boli hmotnostné frakcie prvkov 88,9 % a 11,1 %. Aké sú vzorce pre tieto zložité látky? Poďme vyriešiť tieto dva jednoduché problémy.

Ryža. 71. Minerál cuprit
Ryža. 72. Čierny oxid medi izolovaný z minerálu tenorit

3. Výsledný pomer sa musí znížiť na hodnoty celých čísel: napokon indexy vo vzorci, ktoré ukazujú počet atómov, nemôžu byť zlomkové. Aby ste to dosiahli, výsledné čísla je potrebné vydeliť menším z nich (v našom prípade sú rovnaké).

A teraz si úlohu trochu skomplikujeme.

Úloha 4. Podľa elementárnej analýzy má pálená horká soľ nasledovné zloženie: hmotnostný podiel horčíka 20,0 %, hmotnostný podiel síry - 26,7 %, hmotnostný podiel kyslíka - 53,3 %.

Otázky a úlohy

Ako sa nazýva hmotnostný zlomok prvku v zlúčenine? Ako sa vypočíta táto hodnota?
Vypočítajte hmotnostné podiely prvkov v látkach: a) oxid uhličitý CO 2; b) sulfid vápenatý CaS; c) dusičnan sodný NaN03; d) oxid hlinitý A1203.
V ktorom z dusíkatých hnojív je hmotnostný podiel dusíkatej živiny najväčší: a) chlorid amónny NH 4 C1; b) síran amónny (NH4)2S04; c) močovina (NH2)2CO?
V minerálnom pyrite predstavuje 7 g železa 8 g síry. Vypočítajte hmotnostné zlomky každého prvku v tejto látke a určte jej vzorec.
Hmotnostný podiel dusíka v jednom z jeho oxidov je 30,43 % a hmotnostný podiel kyslíka je 69,57 %. Určite vzorec oxidu.
V stredoveku sa látka nazývaná potaš extrahovala z popola ohňa a používala sa na výrobu mydla. Hmotnostné frakcie prvkov v tejto látke sú: draslík - 56,6%, uhlík - 8,7%, kyslík - 34,7%. Určite vzorec pre potaš.

Od 17. stor Chémia už nie je popisná veda. Chemickí vedci začali vo veľkej miere využívať meranie hmoty. Konštrukcia váh, ktoré umožňujú určiť hmotnosti vzoriek, sa stále viac zdokonaľuje. Pri plynných látkach sa okrem hmotnosti meral aj objem a tlak. Použitie kvantitatívnych meraní umožnilo pochopiť podstatu chemických premien, určiť zloženie zložitých látok.

Hmotnostný zlomok prvku je pomer hmotnosti tohto prvku v komplexnej látke k hmotnosti celej látky, vyjadrený v zlomkoch jednotky (alebo v percentách):

Hmotnostný zlomok prvku v zlúčenine sa označuje malým latinským písmenom w(„double-ve“) a ukazuje podiel (časť hmotnosti), ktorý možno pripísať tomuto prvku na celkovej hmotnosti látky. Táto hodnota môže byť vyjadrená v zlomkoch jednotky alebo v percentách. Samozrejme, hmotnostný zlomok prvku v komplexnej látke je vždy menší ako jednotka (alebo menší ako 100 %). Časť celku je totiž vždy menšia ako celok, tak ako plátok pomaranča je menší ako pomaranč.

Napríklad oxid ortutnatý obsahuje dva prvky, ortuť a kyslík. Pri zahriatí 50 g tejto látky sa získa 46,3 g ortuti a 3,7 g kyslíka (obr. 57). Vypočítajte hmotnostný podiel ortuti v komplexnej látke:

Hmotnostný podiel kyslíka v tejto látke možno vypočítať dvoma spôsobmi. Podľa definície sa hmotnostný podiel kyslíka v oxide ortuti rovná pomeru hmotnosti kyslíka k hmotnosti oxidu:

S vedomím, že súčet hmotnostných zlomkov prvkov v látke sa rovná jednej (100%), možno hmotnostný zlomok kyslíka vypočítať ako rozdiel:

w(O) \u003d 1 – 0,926 \u003d 0,074,

w(O) = 100 % - 92,6 % = 7,4 %.

Ak chcete vypočítať hmotnostný zlomok prvku, vynásobte jeho relatívnu atómovú hmotnosť počtom atómov ( n) daného prvku vo vzorci a delené relatívnou molekulovou hmotnosťou látky:

Napríklad pre vodu (obr. 58):

Pán(H2O) \u003d 1 2 + 16 \u003d 18,

Úloha 1.Vypočítajte hmotnostné zlomky prvkov v amoniaku, ktorého vzorec je NH3 .

Vzhľadom na to:

látka amoniak NH 3.

Nájsť:

w(N) w(H).

Riešenie

1) Vypočítajte relatívnu molekulovú hmotnosť amoniaku:

Pán(NH3) = A r(N) + 3 A r(H) = 14 + 31 = 17.

2) Nájdite hmotnostný zlomok dusíka v látke:

3) Vypočítajte hmotnostný zlomok vodíka v amoniaku:

w(H) = 1 - w(N) = 1 - 0,8235 = 0,1765 alebo 17,65 %.

Odpoveď. w(N) = 82,35 %, w(H) = 17,65 %.

Úloha 2.Vypočítajte hmotnostné zlomky prvkov v kyseline sírovej, ktorá má vzorec H2SO4 .

Vzhľadom na to:

kyselina sírová H2SO4.

Nájsť:

w(H) w(S) w(O).

Riešenie

1) Vypočítajte relatívnu molekulovú hmotnosť kyseliny sírovej:

Pán(H2SO4) \u003d 2 A r(H)+ A r(S)+4 A r(O) = 21 + 32 + 416 = 98.

2) Nájdite hmotnostný zlomok vodíka v látke:

3) Vypočítajte hmotnostný podiel síry v kyseline sírovej:

4. Vypočítajte hmotnostný podiel kyslíka v látke:

w(O) = 1 – ( w(H)+ w(S)) = 1 - (0,0204 + 0,3265) = 0,6531 alebo 65,31 %.

Odpoveď. w(H) = 2,04 %, w(S) = 32,65 %, w(0) = 65,31 %.

Chemici musia častejšie riešiť inverzný problém: určiť vzorec komplexnej látky pomocou hmotnostných zlomkov prvkov. Ako sa takéto problémy riešia, si ukážeme na jednom historickom príklade.

Z prírodných minerálov - tenoritu a kupritu - boli izolované dve zlúčeniny medi s kyslíkom (oxidy). Odlišovali sa od seba farbou a hmotnostnými zlomkami prvkov. V čiernom oxide bol hmotnostný podiel medi 80 % a hmotnostný podiel kyslíka 20 %. V červenom oxide medi boli hmotnostné frakcie prvkov 88,9 % a 11,1 %. Aké sú vzorce pre tieto zložité látky? Urobme jednoduchú matematiku.

Príklad 1 Platba chemický vzorecčierny oxid meďnatý ( w(Cu) = 0,8 a w(0) = 0,2).

x, y- počtom atómov chemických prvkov v jeho zložení: Cu X O r.

2) Pomer indexov sa rovná pomeru kvocientov delenia hmotnostného zlomku prvku v zlúčenine relatívnou atómovou hmotnosťou prvku:

3) Výsledný pomer je potrebné zredukovať na pomer celých čísel: indexy vo vzorci ukazujúce počet atómov nemôžu byť zlomkové. Aby sme to dosiahli, vydelíme výsledné čísla menším (t. j. ľubovoľným) z nich:

Vzorec je CuO.

Príklad 2 Výpočet vzorca pre červený oxid meďnatý zo známych hmotnostných frakcií w(Cu) = 88,9 % a w(0) = 11,1 %.

Vzhľadom na to:

w(Cu) = 88,9 % alebo 0,889,

w(O) = 11,1 % alebo 0,111.

Nájsť:

Riešenie

1) Označte vzorec oxidu Cu X O r.

2) Nájdite pomer indexov X a r:

3) Dáme pomer indexov k pomeru celých čísel:

Odpoveď. Vzorec zlúčeniny je Cu20.

A teraz si úlohu trochu skomplikujeme.

Úloha 3.Podľa elementárnej analýzy je zloženie pálenej horkej soli, ktorú alchymisti používali ako preháňadlo, nasledovné: hmotnostný podiel horčíka je 20,0 %, hmotnostný podiel síry je 26,7 %, hmotnostný podiel kyslíka je 53,3 %. %.

Vzhľadom na to:

w(Mg) = 20,0 %, alebo 0,2,

w(S) = 26,7 % alebo 0,267,

w(O) = 53,3 % alebo 0,533.

Nájsť:

Riešenie

1) Označte vzorec látky pomocou indexov x, y, z: Mg X S r O z.

2) Nájdite pomer indexov:

3) Určte hodnotu indexov x, y, z:

Odpoveď. Vzorec látky je MgS04.

1. Ako sa nazýva hmotnostný zlomok prvku v zlúčenine? Ako sa vypočíta táto hodnota?

2. Vypočítajte hmotnostné podiely prvkov v látkach: a) oxid uhličitý CO 2;
b) sulfid vápenatý CaS; c) dusičnan sodný NaN03; d) oxid hlinitý Al203.

3. V ktorom z dusíkatých hnojív je hmotnostný podiel dusíkatej živiny najväčší: a) chlorid amónny NH 4 Cl; b) síran amónny (NH4)2S04; c) močovina (NH2)2CO?

4. V minerálnom pyrite predstavuje 7 g železa 8 g síry. Vypočítajte hmotnostné zlomky každého prvku v tejto látke a určte jej vzorec.

5. Hmotnostný podiel dusíka v jednom z jeho oxidov je 30,43 % a hmotnostný podiel kyslíka je 69,57 %. Určite vzorec oxidu.

6. V stredoveku sa látka nazývaná potaš extrahovala z popola ohňa a používala sa na výrobu mydla. Hmotnostné frakcie prvkov v tejto látke: draslík - 56,6%, uhlík - 8,7%, kyslík - 34,7%. Určite vzorec pre potaš.

§ 5.1 Chemické reakcie. Chemické reakčné rovnice

Chemická reakcia je premena jednej látky na inú. Táto definícia však potrebuje jeden významný doplnok. V jadrovom reaktore alebo v urýchľovači sa niektoré látky premieňajú aj na iné, no takéto premeny sa nenazývajú chemické. o čo tu ide? Jadrové reakcie prebiehajú v jadrovom reaktore. Spočívajú v tom, že jadrá prvkov sa pri zrážke s vysokoenergetickými časticami (môžu to byť neutróny, protóny a jadrá iných prvkov) rozbijú na fragmenty, ktoré sú jadrami iných prvkov. Je tiež možné zlúčiť jadrá medzi sebou. Tieto nové jadrá potom prijímajú elektróny z životné prostredie a tým je ukončená tvorba dvoch alebo viacerých nových látok. Všetky tieto látky sú nejakým druhom prvkov Periodický systém. Príklady jadrových reakcií použitých na objavenie nových prvkov sú uvedené v § 4.4.

Na rozdiel od jadrových reakcií v chemických reakciách jadrá nie sú ovplyvnené atómov. Všetky zmeny sa vyskytujú iba vo vonkajších elektrónových obaloch. Niektoré chemické väzby sa prerušia a iné sa vytvoria.

Chemické reakcie sú javy, pri ktorých sa niektoré látky s určitým zložením a vlastnosťami premieňajú na iné látky – s iným zložením a inými vlastnosťami. Zároveň nedochádza k žiadnym zmenám v zložení atómových jadier.

Zvážte typickú chemickú reakciu: spaľovanie zemného plynu (metánu) v atmosférickom kyslíku. Tí z vás, ktorí majú domov plynová pec môžu túto reakciu denne pozorovať vo svojej kuchyni. Reakciu zapíšeme tak, ako je znázornené na obr. 5-1.

Ryža. 5-1. Metán CH 4 a kyslík O 2 navzájom reagujú za vzniku oxidu uhličitého CO 2 a vody H 2 O. V tomto prípade sa v molekule metánu prerušia väzby medzi C a H a na ich mieste sa objavia uhlíkové väzby s kyslíkom. Atómy vodíka, ktoré predtým patrili metánu, tvoria väzby s kyslíkom. Obrázok jasne ukazuje, že pre úspešnú realizáciu reakcie na jeden vziať molekulu metánu dva molekuly kyslíka.

Nie je veľmi vhodné zapisovať chemickú reakciu pomocou nákresov molekúl. Preto sa na zaznamenávanie chemických reakcií používajú skrátené vzorce látok – ako je znázornené v spodnej časti obr. 5-1. Takýto záznam je tzv rovnica chemickej reakcie.

Počet atómov rôzne prvkyľavá a pravá strana rovnice sú rovnaké. Na ľavej strane jeden atóm uhlíka v molekule metánu (CH 4) a vpravo - rovnaký atóm uhlíka nájdeme v zložení molekuly CO 2. Všetky štyri atómy vodíka určite nájdeme z ľavej strany rovnice a z pravej - v zložení molekúl vody.

V rovnici chemickej reakcie na vyrovnanie počtu identických atómov v rôznych častiach rovnice, kurzov, ktoré sú zaznamenané vpredu látkové vzorce. Koeficienty by sa nemali zamieňať s indexmi v chemických vzorcoch.

Zvážte inú reakciu - premenu oxidu vápenatého CaO (pálené vápno) na hydroxid vápenatý Ca (OH) 2 (hasené vápno) pôsobením vody.

Ryža. 5-2. Oxid vápenatý CaO pripája molekulu vody H 2 O za vzniku
hydroxid vápenatý Ca (OH) 2.

Na rozdiel od matematických rovníc v rovniciach chemických reakcií nie je možné zameniť ľavú a pravú stranu. Látky na ľavej strane rovnice chemickej reakcie sa nazývajú činidlá a vpravo reakčné produkty. Ak zameníme ľavú a pravú stranu v rovnici na obr. 5-2, potom dostaneme rovnicu kompletne odlišný chemická reakcia:

Ak sa reakcia medzi CaO a H 2 O (obr. 5-2) spustí spontánne a prebieha za uvoľnenia veľkého množstva tepla, potom posledná reakcia, kde Ca (OH) 2 slúži ako činidlo, vyžaduje silné zahrievanie.

Všimnite si, že v rovnici chemickej reakcie je možné použiť šípku namiesto znamienka rovnosti. Šípka je pohodlná, pretože ukazuje smer priebeh reakcie.

Dodávame tiež, že reaktanty a produkty nemusia byť nevyhnutne molekuly, ale aj atómy - ak sa reakcie zúčastňuje nejaký prvok alebo prvky v čistej forme. Napríklad:

H2 + CuO \u003d Cu + H20

Existuje niekoľko spôsobov klasifikácie chemických reakcií, z ktorých zvážime dva.

Podľa prvého z nich sa všetky chemické reakcie rozlišujú na základe zmeny v počte východiskových a konečných látok. Tu nájdete 4 typy chemických reakcií:

Reakcie SPOJENIA,

Reakcie ROZŠÍRENIA,

Reakcie VÝMENA,

Reakcie NÁHRADY.

Uveďme konkrétne príklady takýchto reakcií. Aby sme to dosiahli, vrátime sa k rovniciam na získanie haseného vápna a rovnici na získanie nehaseného vápna:

CaO + H20 \u003d Ca (OH) 2

Ca (OH)2 \u003d CaO + H20

Tieto reakcie sú rôzne typy chemické reakcie. Prvá reakcia je typická reakcia spojenia, pretože pri prúdení sa dve látky CaO a H 2 O spájajú do jednej: Ca (OH) 2.

Druhá reakcia Ca (OH)2 \u003d CaO + H20 je typická reakcia rozklad: tu sa jedna Ca(OH) 2 látka rozkladá za vzniku dvoch ďalších.

V reakciách výmena množstvo reaktantov a produktov je zvyčajne rovnaké. Pri takýchto reakciách si východiskové materiály vymieňajú atómy a dokonca aj celé zložky ich molekúl. Napríklad, keď sa roztok CaBr2 naleje do roztoku HF, vytvorí sa zrazenina. V roztoku si ióny vápnika a vodíka vymieňajú ióny brómu a fluóru. Reakcia prebieha len v jednom smere, pretože ióny vápnika a fluóru sa viažu na nerozpustnú zlúčeninu CaF 2 a potom už nie je možná „reverzná výmena“ iónov:

CaBr2 + 2HF = CaF2¯ + 2HBr

Pri vypustení roztokov CaCl 2 a Na 2 CO 3 sa vyzráža aj zrazenina, pretože ióny vápnika a sodíka si navzájom vymieňajú častice CO 3 2– a Cl za vzniku nerozpustnej zlúčeniny - uhličitanu vápenatého CaCO 3 .

CaCl2 + Na2CO3 \u003d CaCO3¯ + 2NaCl

Šípka vedľa reakčného produktu ukazuje, že táto zlúčenina je nerozpustná a vyzráža sa. Šípka sa teda môže použiť aj na označenie odstránenia určitého produktu chemickej reakcie vo forme zrazeniny (¯) alebo plynu (). Napríklad:

Zn + 2HCl \u003d H2 + ZnCl2

Posledná reakcia patrí k inému typu chemických reakcií - reakcií substitúcia. Zinok vymenené vodík v kombinácii s chlórom (HCl). Vodík sa uvoľňuje ako plyn.

Substitučné reakcie môžu navonok pripomínať výmenné reakcie. Rozdiel spočíva v tom, že atómy niekt jednoduché látky, ktoré v komplexnej látke nahrádzajú atómy jedného z prvkov. Napríklad:

2NaBr + Cl2 \u003d 2NaCl + Br2 - reakcia substitúcia;

na ľavej strane rovnice je jednoduchá látka - molekula chlóru Cl 2 a na pravej strane jednoduchá látka - molekula brómu Br 2.

V reakciách výmena a reaktanty a produkty sú zložité látky. Napríklad:

CaCl 2 + Na 2 CO 3 \u003d CaCO 3 ¯ + 2NaCl - reakcia výmena;

v tejto rovnici sú reaktanty a produkty komplexné látky.

Rozdelenie všetkých chemických reakcií na reakcie kombinačné, rozkladné, substitučné a výmenné nie je jediné. Existuje aj iný spôsob klasifikácie: na základe zmeny (alebo nedostatku zmeny) oxidačných stavov reaktantov a produktov. Na tomto základe sú všetky reakcie rozdelené na redox reakcie a všetky ostatné (nie redoxné).

Reakcia medzi Zn a HCl nie je len substitučná reakcia, ale aj redoxná reakcia, pretože sa v ňom menia oxidačné stavy reaktantov:

Zn 0 + 2H + 1 Cl \u003d H 2 0 + Zn + 2 Cl 2 - substitučná reakcia a súčasne redoxná reakcia.