Inhalt
- TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
- Was ist die relative Masse?
- Die relative Atommasse eines Elements
- Das Periodensystem und Isotope
- Relative Molekülmasse
Relative Masse ist ein wichtiges Konzept in der Chemie. Es existiert, um den Prozess der Berechnung der Masse eines Atoms oder Moleküls zu vereinfachen. In absoluten Einheiten haben Protonen und Neutronen Massen in der Größenordnung von 10−27 kilogramm, das ist ein milliardstel milliardstel milliardstel kilogramm, und elektronen haben eine noch geringere masse von etwa 10−30 Kilogramm, ungefähr tausendmal weniger als ein Proton oder Neutron. In der Praxis wäre dies schwierig zu handhaben. Daher definieren Wissenschaftler die relative Atommasse eines Kohlenstoffatoms als 12 und arbeiten alles andere auf dieser Grundlage aus.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Ermitteln Sie die relative Masse eines Atoms, indem Sie die Anzahl der Protonen zur Anzahl der Neutronen addieren. Wasserstoff hat eine relative Atommasse von 1 und Kohlenstoff-12 eine relative Atommasse von 12.
Isotope desselben Elements weisen eine unterschiedliche Anzahl von Neutronen auf, sodass Sie für ein bestimmtes Isotop berechnen müssen. In Periodensystemen wird die relative Atommasse als unterste Zahl für ein Element angegeben, wobei jedoch alle Isotope berücksichtigt werden.
Ermitteln Sie die relativen Molekülmassen, indem Sie die Beiträge der einzelnen Elemente addieren. Verwenden Sie die chemische Formel, um herauszufinden, wie viele Atome enthalten sind, multiplizieren Sie ihre relativen Atommassen mit der Anzahl der Atome jedes vorhandenen Atoms und addieren Sie sie dann alle, um das Ergebnis zu erhalten.
Was ist die relative Masse?
Die relative Masse ist die Masse eines Atoms oder Moleküls im Verhältnis zu 1/12 eines Kohlenstoff-12-Atoms. Nach diesem Schema hat ein neutrales Wasserstoffatom eine Masse von 1. Man kann sich das so vorstellen, dass jedes Proton oder Neutron als 1 gezählt wird und die Massen der Elektronen ignoriert werden, weil sie im Vergleich dazu so klein sind. Die Formel für die relative Atommasse lautet also einfach:
Relative Atommasse = Anzahl der Protonen + Anzahl der Neutronen
Da Wissenschaftler jedoch ein Kohlenstoff-12-Atom als „Standardatom“ festlegen, lautet die technische Definition:
Relative Atommasse = Atommasse ÷ (1/12 der Masse eines Kohlenstoff-12-Atoms)
Die relative Atommasse eines Elements
Elemente sind die Grundbausteinatome, die im Urknall oder in Sternen erzeugt werden, und sie werden im Periodensystem dargestellt. Die relative Atommasse ist die untere Zahl im Periodensystem (die obere Zahl ist die Ordnungszahl, die die Anzahl der Protonen zählt). Sie können diese Zahl für viele Elemente direkt aus dem vereinfachten Periodensystem ablesen.
Technisch genaue Periodensysteme erklären jedoch die Existenz verschiedener Isotope, und die relativen Atommassen, die sie auflisten, sind keine ganzen Zahlen. Isotope sind Versionen desselben Elements mit unterschiedlicher Anzahl von Neutronen.
Sie können die relative Masse eines Elements jederzeit ermitteln, indem Sie die Anzahl der Protonen zu der Anzahl der Neutronen für das jeweilige Isotop des betrachteten Elements addieren. Beispielsweise hat ein Kohlenstoff-12-Atom 6 Protonen und 6 Neutronen und damit eine relative Atommasse von 12. Beachten Sie, dass bei Angabe eines Isotops eines Atoms die Zahl nach dem Namen des Elements die relative Atommasse ist. So hat Uran-238 eine relative Masse von 238.
Das Periodensystem und Isotope
Die relativen Atommassen im Periodensystem schließen den Beitrag der verschiedenen Isotope ein, indem ein gewichteter Durchschnitt der Massen der verschiedenen Isotope auf der Grundlage ihrer Häufigkeit gebildet wird. Chlor hat zum Beispiel zwei Isotope: Chlor-35 und Chlor-37. Drei Viertel des in der Natur vorkommenden Chlors sind Chlor-35, und das verbleibende Viertel ist Chlor-37. Die Formel für die relativen Massen im Periodensystem lautet:
Relative Atommasse = (Isotop 1 Masse × Isotop 1 Häufigkeit + Isotop 2 Masse × Isotop 2 Häufigkeit +…) ÷ 100
Für Chlor ist dies also:
Relative Atommasse = (35 × 75 + 37 × 25) ≤ 100
= (2,625 + 925) ÷ 100 = 35.5
Für Chlor beträgt die relative Atommasse im Periodensystem gemäß dieser Berechnung 35,5.
Relative Molekülmasse
Addieren Sie einfach die relativen Massen der Bestandteile, um die relative Masse eines Moleküls zu ermitteln. Dies ist einfach, wenn Sie die relativen Atommassen der betreffenden Elemente kennen. Beispielsweise hat Wasser die chemische Formel H2O, also gibt es zwei Atome Wasserstoff und ein Atom Sauerstoff.
Berechnen Sie die relative Molekülmasse, indem Sie die relative Atommasse jedes Atoms mit der Anzahl der Atome im Molekül multiplizieren und die Ergebnisse addieren. Das sieht so aus:
Relative Molekülmasse = (Anzahl der Atome des Elements 1 × relative Masse des Elements 1) + (Anzahl der Atome des Elements 2 × relative Masse des Elements 2) +…
Für H2O, Element 1 ist Wasserstoff mit einer relativen Atommasse von 1 und Element 2 ist Sauerstoff mit einer relativen Atommasse von 16.
Relative Molekülmasse = (2 × 1) + (1 × 16) = 2 + 16 = 18
Für H2DAMIT4, Element 1 ist Wasserstoff (H), Element 2 ist Schwefel (S mit relativer Masse = 32) und Element 3 ist Sauerstoff (O).
Relative Molekülmasse von H2DAMIT4 = (Anzahl der Atome von H × relative Masse von H) + (Anzahl der Atome von S × relative Masse von S) + (Anzahl der Atome von O × relative Masse von O)
= (2 × 1) + (1 × 32) + (4 × 16)
= 2 + 32 + 64 = 98
Sie können den gleichen Ansatz für jedes Molekül verwenden.