Сложное вещество — это вещество, состоящее из двух или более различных химических элементов, соединённых между собой. Например, молекулы воды (H₂O) и углекислого газа (CO₂) являются сложными веществами.
Качественный состав вещества сообщает о присутствующих в нём химических элементов, тогда как количественный состав показывает отношение этих элементов по количеству. Это позволяет определить, какие элементы содержатся в веществе и в каком соотношении.
Химическая формула показывает состав вещества, указывая, какие элементы входили в его состав и в каком количестве. Например, формула H₂O показывает, что в одной молекуле воды содержится два атома водорода и один атом кислорода.
Относительная атомная масса химического элемента — это масса одного атома этого элемента, выраженная в атомных единицах (а.е.м.). Она рассчитывается как средневзвешенная масса всех изотопов элемента, учитывающая их относительные природные abundances. Относительная молекулярная масса вещества — это сумма относительных атомных масс всех атомов, входящих в состав молекулы этого вещества.
Разновидности химических формул:
- Молекулярная формула (например, C6H12O6)
- Структурная формула (показывает связь между атомами, например, этан: CH3-CH3)
- Эмпирическая формула (показывает наименьшие целые отношения элементов, например, для глюкозы это CH2O)
Рассчитаем относительные молекулярные массы указанных веществ:
- O₃: 3 × 16 = 48 г/моль
- H₂O: (2 × 1) + (1 × 16) = 18 г/моль
- Ca₃(PO₄)₂: (3 × 40) + (2 × (31 + (4 × 16))) = 310 г/моль
- Cu(OH)₂: 63.55 + (2 × (1 + 16)) = 97.55 г/моль
Рассчитаем относительные молекулярные массы:
- CuSO₄·5H₂O: 63.55 (Cu) + 32.07 (S) + (4 × 16) (O) + (5 × (2 + 16)) = 249.68 г/моль
- Na₂CO₃·10H₂O: (2 × 23) + 12 + (3 × 16) + (10 × (2 + 16)) = 286.14 г/моль
Количество вещества — это физическая величина, которая показывает, сколько частиц (атомов, молекул, ионов и т.д.) содержится в данном образце вещества. Единицей измерения количества вещества является моль (моль).
Относительная молекулярная масса — это безразмерная величина, а молярная масса — это масса одного моля вещества, выраженная в граммах на моль. Молярная масса численно равна относительной молекулярной массе, но измеряется в г/моль. Найдём молярные массы:
- Азотная кислота (HNO₃): 1 + 14 + (3 × 16) = 63 г/моль
- Гидроксид натрия (NaOH): 23 + 1 + 16 = 40 г/моль
- Сульфат алюминия (Al₂(SO₄)₃): (2 × 27) + (3 × (32 + (4 × 16))) = 342 г/моль
Для расчета числа молекул в 32 г сернистого газа (SO₂):
- Молярная масса SO₂ = 64 г/моль
- 32 г SO₂ соответствуют 0,5 моль.
- Количество молекул = 0,5 моль × 6.022 × 10²³ молекул/моль = 3.01 × 10²³ молекул.
- Для нахождения массы 1,2 × 10²³ молекул аммиака (NH₃):
- Молярная масса NH₃ = 14 + (3 × 1) = 17 г/моль.
- 1,2 × 10²³ молекул = 1,2 × 10²³ / 6.022 × 10²³ моль = 0,199 моль.
- Масса = 0,199 моль × 17 г/моль = 3,38 г.