Maseni udio elementa u formuli tvari. Kako pronaći maseni udio elementa u tvari? Što je

Od 17. stoljeća Kemija više nije deskriptivna znanost. Kemičari su počeli široko koristiti metode za mjerenje različitih parametara tvari. Dizajn vage se sve više usavršavao, čime je omogućeno određivanje mase uzoraka za plinovite tvari, osim mase, mjereni su i volumen i tlak. Korištenje kvantitativnih mjerenja omogućilo je razumijevanje suštine kemijskih transformacija, određivanje sastava složenih tvari.

Kao što već znate, sastav složene tvari uključuje dva ili više kemijskih elemenata. Očito je da je masa sve materije sastavljena od masa njenih sastavnih elemenata. To znači da svaki element čini određeni dio mase materije.

Maseni udio elementa u tvari označava se latinskim malim slovom w (dvostruko-ve) i pokazuje udio (dio mase) koji se pripisuje tom elementu u ukupnoj masi tvari. Ova se vrijednost može izraziti u dijelovima jedinice ili u postocima (slika 69). Naravno, maseni udio elementa u složenoj tvari uvijek je manji od jedinice (ili manji od 100%). Uostalom, uvijek je dio cjeline manji od cjeline, kao što je kriška naranče manja od naranče.

Riža. 69.
Dijagram elementarnog sastava živinog oksida

Na primjer, živin oksid HgO sadrži dva elementa - živu i kisik. Zagrijavanjem 50 g te tvari dobije se 46,3 g žive i 3,7 g kisika. Izračunati maseni udioživa u složenoj tvari:

Maseni udio kisika u ovoj tvari može se izračunati na dva načina. Prema definiciji, maseni udio kisika u živinom oksidu jednak je omjeru mase kisika i mase živinog oksida:

Znajući da je zbroj masenih udjela elemenata u tvari jednak jedinici (100%), maseni udio kisika može se izračunati razlikom:

Da bi se predloženom metodom pronašli maseni udjeli elemenata, potrebno je provesti složen i dugotrajan kemijski pokus za određivanje mase svakog elementa. Ako je poznata formula složene tvari, isti se problem puno lakše rješava.

Da biste izračunali maseni udio elementa, pomnožite njegovu relativnu atomsku masu s brojem atoma danog elementa u formuli i podijelite s relativnom molekulskom masom tvari.

Na primjer, za vodu (Sl. 70):

Vježbajmo rješavanje zadataka za izračunavanje masenih udjela elemenata u složenim tvarima.

Zadatak 1. Izračunajte masene udjele elemenata u amonijaku čija je formula NH 3.

Zadatak 2. Izračunajte masene udjele elemenata u sumpornoj kiselini formule H 2 SO 4.

Češće kemičari moraju riješiti obrnuti problem: odrediti formulu složene tvari masenim udjelima elemenata.

Kako se takvi problemi rješavaju, ilustrirat ćemo jednim povijesnim primjerom.

Zadatak 3. Dva spoja bakra s kisikom (oksidi) izolirana su iz prirodnih minerala - tenorita i kuprita (slika 71). Međusobno su se razlikovali po boji i masenim udjelima elemenata. U crnom oksidu (slika 72), izoliranom iz tenorita, maseni udio bakra iznosio je 80%, a maseni udio kisika 20%. U crvenom bakrenom oksidu izoliranom iz kuprita maseni udjeli elemenata bili su 88,9%, odnosno 11,1%. Koje su formule za te složene tvari? Riješimo ova dva jednostavna problema.

Riža. 71. Mineral kuprit
Riža. 72. Crni bakreni oksid izoliran iz minerala tenorit

3. Dobiveni omjer mora se svesti na vrijednosti cijelih brojeva: nakon svega, indeksi u formuli, koji pokazuju broj atoma, ne mogu biti frakcijski. Da biste to učinili, dobiveni brojevi moraju se podijeliti s manjim od njih (u našem slučaju, oni su jednaki).

A sada malo zakomplicirajmo zadatak.

Zadatak 4. Prema elementarnoj analizi, kalcinirana gorka sol ima sljedeći sastav: maseni udio magnezija 20,0%, maseni udio sumpora - 26,7%, maseni udio kisika - 53,3%.

Pitanja i zadaci

1. Kako se zove maseni udio elementa u spoju? Kako se izračunava ova vrijednost?
2. Izračunajte masene udjele elemenata u tvarima: a) ugljikov dioksid CO 2; b) kalcijev sulfid CaS; c) natrijev nitrat NaNO 3; d) aluminijev oksid A1 2 O 3.
3. U kojem je od dušičnih gnojiva maseni udio dušičnog hranjiva najveći: a) amonijev klorid NH 4 C1; b) amonijev sulfat (NH 4) 2 SO 4; c) urea (NH 2) 2 CO?
4. U mineralu piritu, 7 g željeza čini 8 g sumpora. Izračunajte masene udjele svakog elementa u ovoj tvari i odredite njegovu formulu.
5. Maseni udio dušika u jednom od njegovih oksida iznosi 30,43%, a maseni udio kisika 69,57%. Odredite formulu oksida.
6. U srednjem vijeku, tvar zvana potaša ekstrahirala se iz pepela vatre i koristila se za izradu sapuna. Maseni udjeli elemenata u ovoj tvari su: kalij - 56,6%, ugljik - 8,7%, kisik - 34,7%. Odredite formulu za potašu.

Maseni udio elementa ω (E)% je omjer mase danog elementa m (E) u uzetoj molekuli tvari prema molekulskoj masi te tvari Mr (in-va).

Maseni udio elementa izražava se u dijelovima jedinice ili u postotku:

ω (E) \u003d m (E) / Mr (in-va) (1)

ω% (E) \u003d m (E) 100% / Mr (in-va)

Zbroj masenih udjela svih elemenata tvari jednak je 1 ili 100%.

U pravilu, za izračunavanje masenog udjela elementa, udio tvari uzima se jednak molarnoj masi tvari, tada je masa danog elementa u ovom udjelu jednaka njegovoj molarnoj masi pomnoženoj s brojem atoma određenog elementa u molekuli.

Dakle, za tvar A x B y u dijelovima jedinice:

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

Iz omjera (2) izvodimo računsku formulu za određivanje indeksa (x, y) u kemijskoj formuli tvari, ako su poznati maseni udjeli obaju elemenata i molarna masa tvari:

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

Dijeljenjem ω% (A) s ω% (B), tj. transformirajući formulu (2), dobivamo:

ω(A) / ω(B) = X Ar(A) / Y Ar(B) (4)

Formula za izračun (4) može se transformirati na sljedeći način:

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

Formule za izračun (3) i (5) služe za određivanje formule tvari.

Ako je poznat broj atoma u molekuli tvari za jedan od elemenata i njegov maseni udio, može se odrediti molarna masa tvari:

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

Primjeri rješavanja zadataka za izračunavanje masenih udjela kemijskih elemenata u složenoj tvari

Izračunavanje masenih udjela kemijskih elemenata u složenoj tvari

Primjer 1. Odredite masene udjele kemijskih elemenata u sumpornoj kiselini H 2 SO 4 i izrazite ih u postocima.

Riješenje

1. Izračunajte relativnu molekulsku masu sumporne kiseline:

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

2. Računamo masene udjele elemenata.

Da biste to učinili, brojčana vrijednost mase elementa (uzimajući u obzir indeks) podijeljena je s molarnom masom tvari:

Uzimajući to u obzir i označavajući maseni udio elementa slovom ω, izračuni masenih udjela provode se na sljedeći način:

ω(H) = 2:98 = 0,0204, ili 2,04%;

ω(S) = 32:98 = 0,3265, ili 32,65%;

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

Primjer 2. Odredite masene udjele kemijskih elemenata u aluminijevom oksidu Al 2 O 3 i izrazite ih u postocima.

Riješenje

1. Izračunajte relativnu molekulsku masu aluminijevog oksida:

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

2. Izračunavamo masene udjele elemenata:

ω(Al) = 54: 102 = 0,53 = 53%

ω(O) = 48: 102 = 0,47 = 47%

Kako izračunati maseni udio tvari u kristalnom hidratu

Maseni udio tvari je omjer mase određene tvari u sustavu i mase cijelog sustava, tj. ω(X) = m(X) / m,

gdje je ω(X) - maseni udio tvari X,

m(X) - masa tvari X,

m - masa cijelog sustava

Maseni udio je bezdimenzijska veličina. Izražava se kao razlomak jedinice ili kao postotak.

Primjer 1. Odredite maseni udio kristalizacijske vode u barijevom kloridu dihidratu BaCl 2 2H 2 O.

Riješenje

Molarna masa BaCl 2 2H 2 O je:

M (BaCl 2 2H 2 O) \u003d 137 + 2 35,5 + 2 18 \u003d 244 g / mol

Iz formule BaCl 2 2H 2 O proizlazi da 1 mol barijevog klorida dihidrata sadrži 2 mol H 2 O. Iz toga možemo odrediti masu vode sadržanu u BaCl 2 2H 2 O:

m(H2O) = 2 18 = 36 g.

Maseni udio kristalizacijske vode nalazimo u barijevom kloridu dihidratu BaCl 2 2H 2 O.

ω (H 2 O) \u003d m (H 2 O) / m (BaCl 2 2H 2 O) \u003d 36 / 244 \u003d 0,1475 = 14,75%.

Primjer 2. Iz uzorka stijene mase 25 g koji sadrži mineral argentit Ag 2 S izolirano je srebro mase 5,4 g. Odredite maseni udio argentita u uzorku.

Uputa

Maseni udio tvari nalazi se formulom: w \u003d m (c) / m (cm), gdje je w maseni udio tvari, m (c) masa tvari, m (cm) je masa smjese. Ako je otopljen, onda izgleda ovako: w \u003d m (c) / m (p-ra), gdje je m (p-ra) masa otopine. Masa otopine, ako je potrebno, također se može pronaći: m (p-ra) \u003d m (c) + m (p-la), gdje je m (p-la) masa otapala. Po želji se maseni udio može pomnožiti sa 100%.

Ako vrijednost mase nije dana u uvjetu zadatka, tada se može izračunati pomoću nekoliko formula, podaci u uvjetu pomoći će vam da odaberete pravu. Prva formula za: m = V * p, gdje je m masa, V volumen, p gustoća. Sljedeća formula izgleda ovako: m \u003d n * M, gdje je m masa, n je količina tvari, M je molarna masa. Molarnu masu, pak, čine atomske mase elemenata koji čine tvar.

Za bolje razumijevanje ovaj materijal riješimo problem. Mješavina bakrenih i magnezijevih strugotina težine 1,5 g tretirana je s viškom. Kao rezultat reakcije, vodik s volumenom od 0,56 l (). Izračunajte maseni udio bakra u smjesi.
U ovom problemu prolazi, zapisujemo njegovu jednadžbu. Od dvije tvari u suvišku klorovodične kiseline samo magnezij: Mg + 2HCl = MgCl2 + H2. Da biste pronašli maseni udio bakra u smjesi, potrebno je zamijeniti vrijednosti u sljedećoj formuli: w(Cu) = m(Cu)/m(cm). Dana je masa smjese, nalazimo masu bakra: m (Cu) \u003d m (cm) - m (Mg). Tražimo masu: m (Mg) \u003d n (Mg) * M (Mg). Jednadžba reakcije pomoći će vam da pronađete količinu supstance magnezija. Nalazimo količinu vodikove tvari: n \u003d V / Vm \u003d 0,56 / 22,4 \u003d 0,025 mol. Jednadžba pokazuje da je n(H2) = n(Mg) = 0,025 mol. Izračunavamo masu magnezija, znajući da je molar 24 g / mol: m (Mg) \u003d 0,025 * 24 \u003d 0,6 g. Nalazimo masu bakra: m (Cu) \u003d 1,5 - 0,6 = 0,9 g. Preostalo izračunajte maseni udio: w(Cu) = 0,9/1,5 = 0,6 ili 60%.

Povezani Videi

Bilješka

Maseni udio ne može biti veći od jedan ili, ako je izražen u postocima, veći od 100%.

Izvori:

• "Priručnik iz kemije", G.P. Homčenko, 2005.
• Izračun udjela prodaje po regijama

Maseni udio pokazuje u postotku ili u razlomcima sadržaj tvari u bilo kojoj otopini ili elementu u sastavu tvari. Sposobnost izračunavanja masenog udjela korisna je ne samo u nastavi kemije, već i kada želite pripremiti otopinu ili smjesu, na primjer, u kulinarske svrhe. Ili promijenite postotak u sastavu koji već imate.

Uputa

Na primjer, za zimu vam treba najmanje 15 kubika. metara drva za ogrjev od breze.
Potražite referentnu gustoću drva za ogrjev breze. Iznosi: 650 kg/m3.
Izračunajte masu zamjenom vrijednosti u istu formulu specifične težine.

m = 650*15 = 9750 (kg)

Sada na temelju nosivosti i kapaciteta karoserije možete odlučiti o vrsti vozila i broju vožnji.

Povezani Videi

Bilješka

Stariji ljudi više poznaju koncept specifične težine. Specifična težina tvari jednaka je specifičnoj težini.

Maseni udio tvari pokazuje njezin sadržaj u složenijoj strukturi, na primjer, u slitini ili smjesi. Ako je poznata ukupna masa smjese ili legure, tada se znajući masene udjele sastavnih tvari mogu pronaći njihove mase. Da biste pronašli maseni udio tvari, možete znati njezinu masu i masu cijele smjese. Ova se vrijednost može izraziti u razlomcima ili postocima.

Trebat će vam

• vage;
• periodni sustav kemijskih elemenata;
• kalkulator.

Uputa

Preko masa smjese i same tvari odredite maseni udio tvari koja se nalazi u smjesi. Da biste to učinili, pomoću vage odredite mase koje čine smjesu ili . Zatim ih presavijte. Uzmite dobivenu masu kao 100%. Da biste pronašli maseni udio tvari u smjesi, podijelite njezinu masu m s masom smjese M i pomnožite rezultat sa 100% (ω%=(m/M)∙100%). Na primjer, 20 g kuhinjske soli otopi se u 140 g vode. Da biste pronašli maseni udio soli, zbrojite mase ovih dviju tvari M=140+20=160 g. Zatim odredite maseni udio tvari ω%=(20/160)∙100%=12,5%.

Ako trebate pronaći ili maseni udio elementa u tvari s poznatom formulom, koristite periodni sustav elemenata. Iz njega pronađite atomske mase elemenata koji se nalaze u tvarima. Ako je jedan u formuli više puta, pomnožite njegovu atomsku masu s tim brojem i zbrojite rezultate. To će biti molekularna težina tvari. Da biste pronašli maseni udio bilo kojeg elementa u takvoj tvari, podijelite njegov maseni broj u danoj kemijskoj formuli M0 s molekulskom težinom dane tvari M. Pomnožite rezultat sa 100% (ω%=(M0/M)∙100 %).

Na primjer, odredite maseni udio kemijskih elemenata u bakrenom sulfatu. Bakar (bakar II sulfat), ima kemijska formula CuSO4. Atomske mase elemenata koji ulaze u njegov sastav jednake su Ar(Cu)=64, Ar(S)=32, Ar(O)=16, maseni brojevi ovih elemenata bit će jednaki M0(Cu)=64 , M0(S)=32, M0(O)=16∙4=64, uzimajući u obzir da molekula sadrži 4 atoma. Izračunajte molekulsku masu tvari, ona je jednaka zbroju masenih brojeva tvari koje čine molekulu 64+32+64=160. Odredite maseni udio bakra (Cu) u sastavu plavi vitriol(ω%=(64/160)∙100%)=40%. Po istom principu moguće je odrediti masene udjele svih elemenata u ovoj tvari. Maseni udio sumpora (S) ω%=(32/160)∙100%=20%, kisika (O) ω%=(64/160)∙100%=40%. Imajte na umu da zbroj svih masenih udjela tvari mora biti 100%.

Kemija je svakako zanimljiva znanost. Unatoč svoj svojoj složenosti, omogućuje nam bolje razumijevanje prirode svijeta oko nas. Štoviše - barem osnovno znanje iz ove teme ozbiljno pomaže Svakidašnjica. Na primjer, određivanje masenog udjela tvari u višekomponentnom sustavu, odnosno omjer mase bilo koje komponente prema ukupnoj masi cijele smjese.

Potrebno:

- kalkulator;
- vaga (ako prvo trebate odrediti mase svih komponenti smjese);
je Mendeljejevljev periodni sustav elemenata.

upute:

• Dakle, postalo je potrebno da odredite maseni udio tvari. Gdje početi? Prije svega, to ovisi o konkretnom zadatku i alatima koji su pri ruci za posao. Ali u svakom slučaju, da biste odredili sadržaj komponente u smjesi, morate znati njezinu masu i ukupnu masu smjese. To možete učiniti ili na temelju poznatih podataka ili na temelju vlastitog istraživanja. Da biste to učinili, morat ćete izvagati dodanu komponentu na laboratorijskoj vagi. Nakon što je smjesa gotova, također je izvažite.
• Zapišite masu željene tvari kao " m«, ukupna masa sustavi pod oznakom " M". U ovom slučaju, formula za maseni udio tvari imat će sljedeći oblik: Š=(m/M)*100. Dobiveni rezultat se bilježi kao postotak.
• Primjer: izračunaj maseni udio 15 grama soli otopljene u 115 grama vode. Rješenje: ukupna masa otopine određena je formulom M=m do +m c, Gdje m in- masa vode mc- masa soli. Iz jednostavnih izračuna može se utvrditi da je ukupna masa otopine 130 grama. Prema gornjoj formuli definicije dobivamo da će sadržaj kuhinjske soli u otopini biti jednak W=(15/130)*100=12%.
• Posebnija situacija je potreba za definiranjem maseni udio kemijskog elementa u tvari . Definirano je potpuno isto. Glavni princip izračun će ostati isti, samo umjesto mase smjese i specifične komponente, morat ćete se baviti molekulskim težinama kemijskih elemenata.
• Sve potrebne informacije mogu se pronaći u periodnom sustavu Mendeljejeva. Rastavite kemijsku formulu tvari na glavne komponente. Pomoću periodnog sustava odredite masu svakog elementa. Zbrajajući ih, dobijte molekularnu težinu vaše tvari ( M). Slično kao u prethodnom slučaju, maseni udio tvari, točnije, elementa, bit će određen omjerom njegove mase i molekulske mase. Formula će imati sljedeći oblik W=(m a /M)*100. Gdje m a je atomska masa elementa, M je molekularna težina tvari.
• Razmotrimo ovaj slučaj na konkretnom primjeru. Primjer: odredite maseni udio kalija u potaši. Potaša je kalijev karbonat. Njegova formula K2CO3. Atomska masa kalija je 39 , ugljik - 12 , kisik - 16 . Molekularna težina karbonata odredit će se na sljedeći način - M \u003d 2m K + m C + 2m O \u003d 2 * 39 + 12 + 2 * 16 \u003d 122. Molekula kalijevog karbonata sadrži dva atoma kalija čija je atomska masa jednaka 39 . Maseni udio kalija u tvari odredit ćemo formulom W \u003d (2m K / M) * 100 \u003d (2 * 39 / 122) * 100 \u003d 63,93%.

Frakcije otopljene tvari
ω = m1 / m,
gdje je m1 masa otopljene tvari, a m masa cijele otopine.

Ako je potreban maseni udio otopljene tvari, pomnožite dobiveni broj sa 100%:
ω \u003d m1 / m x 100%

U zadacima u kojima trebate izračunati masene udjele svakog od elemenata uključenih u kemikaliju, koristite tablicu D.I. Mendeljejev. Na primjer, saznajte masene udjele svakog od elemenata koji čine ugljikovodik, koji C6H12

m (C6H12) \u003d 6 x 12 + 12 x 1 \u003d 84 g / mol
ω (C) \u003d 6 m1 (C) / m (C6H12) x 100% \u003d 6 x 12 g / 84 g / mol x 100% \u003d 85%
ω (H) \u003d 12 m1 (H) / m (C6H12) x 100% \u003d 12 x 1 g / 84 g / mol x 100% \u003d 15%

Koristan savjet

Riješite zadatke pronalaženja masenog udjela tvari nakon isparavanja, razrjeđivanja, koncentriranja, miješanja otopina pomoću formula dobivenih određivanjem masenog udjela. Na primjer, problem isparavanja može se riješiti pomoću sljedeće formule
ω 2 \u003d m1 / (m - Dm) \u003d (ω 1 m) / (m - Dm), gdje je ω 2 maseni udio tvari u jednoj uklonjenoj otopini, Dm je razlika između masa prije i nakon zagrijavanja.

Izvori:

• kako odrediti maseni udio tvari

Postoje situacije kada je potrebno izračunati masa tekućine sadržano u bilo kojem spremniku. Može biti tijekom trening u laboratoriju i tijekom rješavanja kućnog problema, na primjer, prilikom popravka ili bojanja.

Uputa

Najlakši način je pribjeći vaganju. Najprije izvažite posudu zajedno s, zatim ulijte tekućinu u drugu posudu odgovarajuće veličine i izvažite praznu posudu. I onda ostaje samo oduzeti od veću vrijednost manje i dobivate . Naravno, ovoj se metodi može pribjeći samo kada se radi o neviskoznim tekućinama, koje nakon prelijevanja praktički ne ostaju na zidovima i dnu prvog spremnika. Odnosno, tada će količina ostati, ali će biti toliko mala da se može zanemariti, što će teško utjecati na točnost izračuna.

A ako je tekućina viskozna, na primjer? Kako onda nju masa? U ovom slučaju morate znati njegovu gustoću (ρ) i zauzet volumen (V). A onda je sve elementarno. Masa (M) izračunava se iz M = ρV. Naravno, prije izračuna potrebno je faktore pretvoriti u jedinstveni sustav jedinica.

Gustoća tekućine mogu se naći u fizikalnom ili kemijskom priručniku. Ali bolje je koristiti mjerni uređaj - mjerač gustoće (denzitometar). A volumen se može izračunati znajući oblik i ukupne dimenzije spremnika (ako ima ispravan geometrijski oblik). Na primjer, ako se isti glicerin nalazi u cilindričnoj bačvi s promjerom baze d i visinom h, tada je volumen