Massefraksjon av et grunnstoff i en stoffformel. Hvordan finne massefraksjonen av et grunnstoff i et stoff? Hva det er

Siden 1600-tallet Kjemi er ikke lenger en beskrivende vitenskap. Kjemikere begynte i stor utstrekning å bruke metoder for å måle ulike parametere for et stoff. Utformingen av vekter ble forbedret mer og mer, noe som gjorde det mulig å bestemme massene av prøver for gassformige stoffer, i tillegg til masse ble også volum og trykk målt. Bruken av kvantitative målinger gjorde det mulig å forstå essensen av kjemiske transformasjoner, for å bestemme sammensetningen av komplekse stoffer.

Som du allerede vet, inkluderer sammensetningen av et komplekst stoff to eller flere kjemiske elementer. Det er klart at massen av all materie er sammensatt av massene av dens bestanddeler. Dette betyr at hvert element står for en viss del av massen av materie.

Massefraksjonen av et grunnstoff i et stoff er betegnet med den latinske lille bokstaven w (dobbel-ve) og viser andelen (delen av massen) som tilskrives dette grunnstoffet i stoffets totale masse. Denne verdien kan uttrykkes i brøkdeler av en enhet eller i prosent (fig. 69). Selvfølgelig er massefraksjonen av et element i et komplekst stoff alltid mindre enn enhet (eller mindre enn 100%). Tross alt er en del av helheten alltid mindre enn helheten, akkurat som en skive av en appelsin er mindre enn en appelsin.

Ris. 69.
Elementærsammensetningsdiagram av kvikksølvoksid

For eksempel inneholder kvikksølvoksid HgO to elementer - kvikksølv og oksygen. Når 50 g av dette stoffet varmes opp, oppnås 46,3 g kvikksølv og 3,7 g oksygen. Regne ut massefraksjon kvikksølv i et komplekst stoff:

Massefraksjonen av oksygen i dette stoffet kan beregnes på to måter. Per definisjon er massefraksjonen av oksygen i kvikksølvoksid lik forholdet mellom massen av oksygen og massen av kvikksølvoksid:

Når man vet at summen av massefraksjonene av elementer i et stoff er lik én (100%), kan massefraksjonen av oksygen beregnes ved forskjellen:

For å finne massefraksjonene av grunnstoffer ved den foreslåtte metoden, er det nødvendig å utføre et komplekst og tidkrevende kjemisk eksperiment for å bestemme massen til hvert element. Hvis formelen til et komplekst stoff er kjent, løses det samme problemet mye lettere.

For å beregne massefraksjonen til et grunnstoff, multipliser dets relative atommasse med antall atomer til et gitt grunnstoff i formelen og del på stoffets relative molekylmasse.

For eksempel for vann (fig. 70):

La oss øve på å løse problemer for å beregne massefraksjonene av elementer i komplekse stoffer.

Oppgave 1. Regn ut massefraksjonene av grunnstoffer i ammoniakk, hvis formel er NH 3.

Oppgave 2. Regn ut massefraksjonene av grunnstoffer i svovelsyre med formelen H 2 SO 4.

Oftere må kjemikere løse det omvendte problemet: å bestemme formelen til et komplekst stoff ved massefraksjoner av elementer.

Hvordan slike problemer løses, skal vi illustrere med ett historisk eksempel.

Oppgave 3. To forbindelser av kobber med oksygen (oksider) ble isolert fra naturlige mineraler - tenoritt og kuritt (fig. 71). De skilte seg fra hverandre i farge og massefraksjoner av grunnstoffer. I svart oksid (fig. 72), isolert fra tenoritt, var massefraksjonen av kobber 80 %, og massefraksjonen av oksygen var 20 %. I rødt kobberoksid isolert fra cupritt var massefraksjonene av grunnstoffene henholdsvis 88,9 % og 11,1 %. Hva er formlene for disse komplekse stoffene? La oss løse disse to enkle problemene.

Ris. 71. Mineralsk kuritt
Ris. 72. Svart kobberoksid isolert fra tenorittmineral

3. Det resulterende forholdet må reduseres til verdiene av heltall: Tross alt kan indeksene i formelen, som viser antall atomer, ikke være brøkdeler. For å gjøre dette må de resulterende tallene deles på det minste av dem (i vårt tilfelle er de like).

Og la oss nå komplisere oppgaven litt.

Oppgave 4. I henhold til elementæranalyse har kalsinert bittersalt følgende sammensetning: massefraksjon av magnesium 20,0 %, massefraksjon svovel - 26,7 %, massefraksjon oksygen - 53,3 %.

Spørsmål og oppgaver

1. Hva kalles massefraksjonen av et grunnstoff i en forbindelse? Hvordan beregnes denne verdien?
2. Beregn massefraksjonene av grunnstoffer i stoffer: a) karbondioksid CO 2; b) kalsiumsulfid CaS; c) natriumnitrat NaN03; d) aluminiumoksid A1 2 O 3.
3. I hvilken av nitrogengjødselene er massefraksjonen av nitrogennæringsstoffet størst: a) ammoniumklorid NH 4 C1; b) ammoniumsulfat (NH4)2SO4; c) urea (NH 2) 2 CO?
4. I mineralet pyritt utgjør 7 g jern 8 g svovel. Beregn massefraksjonene av hvert element i dette stoffet og bestem formelen.
5. Massefraksjonen av nitrogen i et av oksidene er 30,43 %, og massefraksjonen av oksygen er 69,57 %. Bestem formelen til oksidet.
6. I middelalderen ble et stoff kalt potaske hentet ut av asken fra en brann og ble brukt til å lage såpe. Massefraksjonene av elementer i dette stoffet er: kalium - 56,6%, karbon - 8,7%, oksygen - 34,7%. Bestem formelen for potaske.

Massefraksjonen til grunnstoffet ω (E)% er forholdet mellom massen til et gitt grunnstoff m (E) i et tatt molekyl av et stoff og molekylvekten til dette stoffet Mr (in-va).

Massefraksjonen av et grunnstoff er uttrykt i brøkdeler av en enhet eller i prosent:

ω (E) \u003d m (E) / Mr (in-va) (1)

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

Summen av massefraksjoner av alle elementene i et stoff er lik 1 eller 100%.

Som regel, for å beregne massefraksjonen til et grunnstoff, tas en del av et stoff lik molmassen til stoffet, deretter er massen til et gitt grunnstoff i denne delen lik dets molare masse multiplisert med antall atomer til et gitt grunnstoff i et molekyl.

Så for et stoff A x B y i brøkdeler av en enhet:

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

Fra proporsjon (2) utleder vi beregningsformelen for å bestemme indeksene (x, y) i den kjemiske formelen til et stoff, hvis massefraksjonene til begge grunnstoffene og stoffets molare masse er kjent:

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

Å dele ω% (A) med ω% (B), dvs. ved å transformere formel (2), får vi:

ω(A) / ω(B) = X Ar(A) / Y Ar(B) (4)

Beregningsformelen (4) kan transformeres som følger:

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

Beregningsformlene (3) og (5) brukes for å bestemme formelen til stoffet.

Hvis antall atomer i et molekyl av et stoff for ett av grunnstoffene og dets massefraksjon er kjent, kan stoffets molare masse bestemmes:

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

Eksempler på å løse problemer for å beregne massefraksjonene av kjemiske grunnstoffer i et komplekst stoff

Beregning av massefraksjoner av kjemiske elementer i et komplekst stoff

Eksempel 1. Bestem massefraksjonene av kjemiske grunnstoffer i svovelsyre H 2 SO 4 og uttrykk dem i prosent.

Løsning

1. Beregn den relative molekylvekten til svovelsyre:

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

2. Vi beregner massefraksjonene til grunnstoffer.

For å gjøre dette deles den numeriske verdien av massen til elementet (som tar hensyn til indeksen) på stoffets molare masse:

Ved å ta hensyn til dette og angi massefraksjonen til elementet med bokstaven ω, utføres beregningene av massefraksjoner som følger:

ω(H) = 2: 98 = 0,0204, eller 2,04%;

ω(S) = 32: 98 = 0,3265, eller 32,65%;

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

Eksempel 2. Bestem massefraksjonene av kjemiske grunnstoffer i aluminiumoksid Al 2 O 3 og uttrykk dem i prosent.

Løsning

1. Beregn den relative molekylvekten til aluminiumoksid:

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

2. Vi beregner massefraksjonene av grunnstoffer:

ω(Al) = 54: 102 = 0,53 = 53 %

ω(O) = 48: 102 = 0,47 = 47 %

Hvordan beregne massefraksjonen av et stoff i et krystallinsk hydrat

Massefraksjonen til et stoff er forholdet mellom massen av et gitt stoff i systemet og massen til hele systemet, dvs. ω(X) = m(X) / m,

hvor ω(X) - massefraksjon av substans X,

m(X) - masse av stoff X,

m - massen av hele systemet

Massefraksjon er en dimensjonsløs mengde. Det uttrykkes som en brøkdel av en enhet eller som en prosentandel.

Eksempel 1. Bestem massefraksjonen av krystallisasjonsvann i bariumkloriddihydrat BaCl 2 2H 2 O.

Løsning

Den molare massen til BaCl 2 2H 2 O er:

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

Fra formelen BaCl 2 2H 2 O følger det at 1 mol bariumkloriddihydrat inneholder 2 mol H 2 O. Ut fra dette kan vi bestemme vannmassen som finnes i BaCl 2 2H 2 O:

m(H2O) = 218 = 36 g.

Vi finner massefraksjonen av krystallisasjonsvann i bariumkloriddihydrat 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 \u003d 14,75%.

Eksempel 2. Sølv som veide 5,4 g ble isolert fra en steinprøve som veide 25 g som inneholdt mineralet argentitt Ag 2 S. Bestem massefraksjonen av argentitt i prøven.

Instruksjon

Massefraksjonen av et stoff er funnet ved formelen: w \u003d m (c) / m (cm), der w er massefraksjonen av stoffet, m (c) er massen av stoffet, m (cm) er massen til blandingen. Hvis det er oppløst, ser det slik ut: w \u003d m (c) / m (p-ra), hvor m (p-ra) er massen til løsningen. Massen til løsningen, om nødvendig, kan også bli funnet: m (p-ra) \u003d m (c) + m (p-la), hvor m (p-la) er massen til løsningsmidlet. Om ønskelig kan massefraksjonen multipliseres med 100 %.

Hvis verdien av massen ikke er gitt i tilstanden til problemet, kan den beregnes ved hjelp av flere formler, dataene i tilstanden vil hjelpe deg å velge den riktige. Den første formelen for: m = V * p, der m er masse, V er volum, p er tetthet. Følgende formel ser slik ut: m \u003d n * M, der m er massen, n er mengden stoff, M er den molare massen. Den molare massen er på sin side bygd opp av atommassene til grunnstoffene som utgjør stoffet.

For bedre forståelse dette materialet la oss løse problemet. En blanding av kobber- og magnesiumspon som veide 1,5 g ble behandlet med et overskudd. Som et resultat av reaksjonen, hydrogen med et volum på 0,56 l (). Beregn massefraksjonen av kobber i blandingen.
I denne oppgaven skriver vi ned ligningen. Av to stoffer i overkant av saltsyre Bare magnesium: Mg + 2HCl = MgCl2 + H2. For å finne massefraksjonen av kobber i blandingen, er det nødvendig å erstatte verdiene i følgende formel: w(Cu) = m(Cu)/m(cm). Massen til blandingen er gitt, vi finner massen av kobber: m (Cu) \u003d m (cm) - m (Mg). Vi ser etter masse: m (Mg) \u003d n (Mg) * M (Mg). Reaksjonsligningen vil hjelpe deg med å finne mengden magnesiumstoff. Vi finner mengden hydrogenstoff: n \u003d V / Vm \u003d 0,56 / 22,4 \u003d 0,025 mol. Ligningen viser at n(H2) = n(Mg) = 0,025 mol. Vi beregner massen av magnesium, vel vitende om at molaren er 24 g / mol: m (Mg) \u003d 0,025 * 24 \u003d 0,6 g. Vi finner massen av kobber: m (Cu) \u003d 1,5 - 0,6 \u003d 0,9 g. Gjenværende beregn massefraksjonen: w(Cu) = 0,9/1,5 = 0,6 eller 60%.

Relaterte videoer

Merk

Massefraksjonen kan ikke være større enn én eller, hvis den uttrykkes i prosent, større enn 100 %.

Kilder:

• "Manual in Chemistry", G.P. Khomchenko, 2005.
• Beregning av andel av salg etter region

Massefraksjon viser i prosent eller i fraksjoner innholdet av et stoff i en hvilken som helst løsning eller grunnstoff i sammensetningen av et stoff. Evnen til å beregne massefraksjonen er nyttig ikke bare i kjemitimer, men også når du vil tilberede en løsning eller blanding, for eksempel for kulinariske formål. Eller endre prosentandelen i komposisjonen du allerede har.

Instruksjon

For eksempel trenger du minst 15 kubikkmeter til vinteren. meter med bjørkeved.
Se etter referansetettheten til bjørkeved. Den er: 650 kg/m3.
Beregn massen ved å erstatte verdiene med samme egenvektformel.

m = 650*15 = 9750 (kg)

Nå kan du, basert på bæreevnen og kapasiteten til kroppen, bestemme kjøretøytypen og antall turer.

Relaterte videoer

Merk

Eldre mennesker er mer kjent med begrepet egenvekt. Egenvekten til et stoff er det samme som egenvekt.

Massefraksjonen av et stoff viser innholdet i en mer kompleks struktur, for eksempel i en legering eller blanding. Hvis den totale massen til en blanding eller legering er kjent, kan man finne massene deres ved å kjenne massefraksjonene til de inngående stoffene. For å finne massefraksjonen til et stoff, kan du vite massen og massen til hele blandingen. Denne verdien kan uttrykkes i brøkverdier eller prosenter.

Du vil trenge

• vekter;
• periodisk system for kjemiske elementer;
• kalkulator.

Instruksjon

Bestem massefraksjonen av stoffet som er i blandingen gjennom massene av blandingen og selve stoffet. For å gjøre dette, bruk en balanse for å bestemme massene som utgjør blandingen eller . Brett dem deretter sammen. Ta den resulterende massen som 100%. For å finne massefraksjonen av et stoff i en blanding, del dets masse m med massen til blandingen M, og multipliser resultatet med 100 % (ω%=(m/M)∙100 %). For eksempel løses 20 g bordsalt i 140 g vann. For å finne massefraksjonen av salt legger du til massene til disse to stoffene М=140+20=160 g. Finn deretter massefraksjonen av stoffet ω%=(20/160)∙100%=12,5%.

Hvis du trenger å finne eller massefraksjonen av et grunnstoff i et stoff med en kjent formel, bruk det periodiske systemet for grunnstoffer. Fra den finner du atommassene til elementene som er i stoffer. Hvis man er i formelen flere ganger, multipliser dens atommasse med det tallet og legger sammen resultatene. Dette vil være molekylvekten til stoffet. For å finne massefraksjonen av et element i et slikt stoff, divider dets massenummer i den gitte kjemiske formelen M0 med molekylvekten til det gitte stoffet M. Multipliser resultatet med 100 % (ω%=(M0/M)∙100 %).

Bestem for eksempel massefraksjonen av kjemiske elementer i kobbersulfat. Kobber (kobber II sulfat), har kjemisk formel CuSO4. Atommassene til elementene inkludert i sammensetningen er lik Ar(Cu)=64, Ar(S)=32, Ar(O)=16, massetallene til disse elementene vil være lik M0(Cu)=64 , M0(S)=32, M0(O)=16∙4=64, tatt i betraktning at molekylet inneholder 4 atomer. Regn ut molekylvekten til et stoff, den er lik summen av massetallene til stoffene som utgjør molekylet 64+32+64=160. Bestem massefraksjonen av kobber (Cu) i sammensetningen blå vitriol(ω%=(64/160)∙100%)=40%. Etter samme prinsipp er det mulig å bestemme massefraksjonene av alle grunnstoffene i dette stoffet. Massefraksjon av svovel (S) ω%=(32/160)∙100%=20%, oksygen (O) ω%=(64/160)∙100%=40%. Vær oppmerksom på at summen av alle massefraksjoner av stoffet må være 100 %.

Kjemi er definitivt en interessant vitenskap. Til tross for all dens kompleksitet, lar den oss bedre forstå naturen til verden rundt oss. Og dessuten - i det minste elementær kunnskap i dette faget hjelper seriøst til Hverdagen. For eksempel bestemmelsen av massefraksjonen av et stoff i et flerkomponentsystem, det vil si forholdet mellom massen til en hvilken som helst komponent og den totale massen av hele blandingen.

Nødvendig:

- kalkulator;
- skalaer (hvis du først trenger å bestemme massene til alle komponentene i blandingen);
er Mendeleevs periodiske system av grunnstoffer.

Bruksanvisning:

• Så det ble nødvendig for deg å bestemme massefraksjonen av et stoff. Hvor skal jeg begynne? Først av alt avhenger det av den spesifikke oppgaven og verktøyene som er tilgjengelige for jobben. Men i alle fall, for å bestemme innholdet av en komponent i en blanding, må du vite massen og den totale massen til blandingen. Du kan gjøre dette enten på grunnlag av kjente data, eller på grunnlag av egen forskning. For å gjøre dette, må du veie den tilsatte komponenten på en laboratorievekt. Etter at blandingen er klar, vei den også.
• Skriv massen til det ønskede stoffet som " m«, total masse systemer satt under betegnelsen " M". I dette tilfellet vil formelen for massefraksjonen av et stoff ha følgende form: W=(m/M)*100. Det oppnådde resultatet registreres i prosent.
• Eksempel: beregne massefraksjonen av 15 gram salt oppløst i 115 gram vann. Løsning: den totale massen av løsningen bestemmes av formelen M=m til +m c, Hvor m inn- masse vann mc- masse salt. Fra enkle beregninger kan det fastslås at den totale massen til løsningen er 130 gram. I henhold til definisjonsformelen ovenfor får vi at innholdet av bordsalt i løsningen vil være lik W=(15/130)*100=12 %.
• En mer spesiell situasjon er behovet for å definere massefraksjon av et kjemisk grunnstoff i et stoff . Det er definert nøyaktig det samme. Hovedprinsipp beregningen vil forbli den samme, bare i stedet for massen til blandingen og den spesifikke komponenten, må du forholde deg til molekylvektene til de kjemiske elementene.
• All nødvendig informasjon finnes i det periodiske systemet til Mendeleev. Bryt ned den kjemiske formelen til et stoff i dets hovedkomponenter. Bruk det periodiske systemet, bestemme massen til hvert element. Oppsummere dem, få molekylvekten til stoffet ditt ( M). På samme måte som det forrige tilfellet, vil massefraksjonen av et stoff, eller for å være mer presist, et element, bestemmes av forholdet mellom dets masse og molekylmassen. Formelen vil ha følgende form W=(m a /M)*100. Hvor m en er grunnstoffets atommasse, M er molekylvekten til stoffet.
• La oss vurdere denne saken med et konkret eksempel. Eksempel: bestemme massefraksjonen av kalium i kaliumklorid. Potaske er kaliumkarbonat. Dens formel K2CO3. Atommassen til kalium er 39 , karbon - 12 , oksygen - 16 . Molekylvekten til karbonat vil bli bestemt som følger - M \u003d 2m K + m C + 2m O \u003d 2 * 39 + 12 + 2 * 16 \u003d 122. Et kaliumkarbonatmolekyl inneholder to kaliumatomer med en atommasse lik 39 . Massefraksjonen av kalium i stoffet vil bli bestemt av formelen B \u003d (2m K / M) * 100 \u003d (2 * 39 / 122) * 100 \u003d 63,93 %.

Fraksjoner av oppløst stoff
ω = m1 / m,
hvor m1 er massen til det oppløste stoffet og m er massen til hele løsningen.

Hvis massefraksjonen av det oppløste stoffet er nødvendig, multipliser det resulterende tallet med 100 %:
ω \u003d m1 / m x 100 %

I oppgaver der du skal beregne massefraksjonene av hvert av grunnstoffene som inngår i kjemikaliet, bruk tabellen D.I. Mendeleev. Finn for eksempel ut massefraksjonene til hvert av grunnstoffene som utgjør hydrokarbonet, som 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 %

Nyttige råd

Løs problemene med å finne massefraksjonen til et stoff etter fordampning, fortynning, konsentrering, blanding av løsninger ved å bruke formler hentet fra bestemmelsen av massefraksjonen. For eksempel kan problemet med fordampning løses ved å bruke følgende formel
ω 2 \u003d m1 / (m - Dm) \u003d (ω 1 m) / (m - Dm), hvor ω 2 er massefraksjonen av stoffet i en avstrippet løsning, Dm er forskjellen mellom massene før og etter oppvarming.

Kilder:

• hvordan bestemme massefraksjonen av et stoff

Det er situasjoner når det er nødvendig å beregne masse væsker inneholdt i enhver beholder. Det kan være under treningsøkt i laboratoriet, og i løpet av å løse et husholdningsproblem, for eksempel ved reparasjon eller maling.

Instruksjon

Den enkleste metoden er å ty til veiing. Vei først beholderen sammen med, hell deretter væsken over i en annen beholder som passer i størrelse og vei den tomme beholderen. Og da gjenstår det bare å trekke fra større verdi mindre og du får. Selvfølgelig kan denne metoden kun ty til når du arbeider med ikke-viskøse væsker, som etter overløp praktisk talt ikke forblir på veggene og bunnen av den første beholderen. Det vil si at mengden vil forbli da, men den vil være så liten at den kan neglisjeres, dette vil neppe påvirke nøyaktigheten av beregningene.

Og hvis væsken er tyktflytende, for eksempel? Hvordan henne da masse? I dette tilfellet må du kjenne dens tetthet (ρ) og okkupert volum (V). Og så er alt elementært. Masse (M) beregnes fra M = ρV. Selvfølgelig, før du beregner, er det nødvendig å konvertere faktorene til et enkelt system av enheter.

Tetthet væsker kan finnes i en fysisk eller kjemisk oppslagsbok. Men det er bedre å bruke en måleenhet - en tetthetsmåler (densitometer). Og volumet kan beregnes ved å kjenne formen og de totale dimensjonene til beholderen (hvis den har riktig geometrisk form). For eksempel, hvis den samme glyserin er i en sylindrisk tønne med en bunndiameter d og en høyde h, vil volumet