Масова частка елемента у речовині формула. Як знаходити масову частку елемента в речовині? Що це таке

З XVII ст. хімія перестала бути описовою наукою. Вчені-хіміки стали широко використовувати методи виміру різних параметрів речовини. Все більш удосконалювалася конструкція терезів, що дозволяють визначати маси зразків для газоподібних речовин, крім маси, вимірювали також об'єм і тиск. Застосування кількісних вимірів дало змогу зрозуміти сутність хімічних перетворень, визначати склад складних речовин.

Як ви вже знаєте, до складу складної речовини входять два або більше хімічних елементів. Очевидно, що маса всієї речовини складається з мас елементів, що його складають. Отже, частку кожного елемента припадає певна частина маси речовини.

Масова частка елемента в речовині позначається латинської малої літерою w (дубль-ве) і показує частку (частина маси), що припадає на даний елемент у загальній масі речовини. Ця величина може виражатися у частках одиниці або у відсотках (рис. 69). Звичайно, масова частка елемента в складній речовині завжди менше одиниці (або менше 100%). Адже частина від цілого завжди менша за ціле, як часточка апельсина найменше апельсина.

Мал. 69.
Діаграма елементного складу оксиду ртуті

Наприклад, до складу оксиду ртуті HgО входять два елементи - ртуть та кисень. При нагріванні 50 г цієї речовини виходить 46,3 г ртуті та 3,7 г кисню. Розрахуємо масову часткуртуті у складній речовині:

Масову частку кисню у цій речовині можна розрахувати двома способами. За визначенням масова частка кисню в оксиді ртуті дорівнює відношенню маси кисню до маси оксиду ртуті:

Знаючи, що сума масових часток елементів у речовині дорівнює одиниці (100%), масову частку кисню можна обчислити по різниці:

Щоб знайти масові частки елементів запропонованим способом, необхідно провести складний і трудомісткий хімічний експеримент з визначення маси кожного елемента. Якщо ж формула складної речовини відома, те завдання вирішується значно простіше.

Для розрахунку масової частки елемента потрібно його відносну атомну масу помножити число атомів даного елемента у формулі і розділити на відносну молекулярну масу речовини.

Наприклад, для води (рис. 70):

Давайте потренуємось у вирішенні завдань на обчислення масових часток елементів у складних речовинах.

Завдання 1. Розрахуйте масові частки елементів аміаку, формула якого NH 3 .

Завдання 2. Розрахуйте масові частки елементів у сірчаній кислоті, що має формулу H2SO4.

Найчастіше хімікам доводиться вирішувати обернену задачу: за масовими частками елементів визначати формулу складної речовини.

Те, як вирішуються такі завдання, проілюструємо одним історичним прикладом.

Завдання 3. З природних мінералів - тенориту та куприту (рис. 71) було виділено дві сполуки міді з киснем (оксиди). Вони відрізнялися один від одного за кольором та масовими частками елементів. У чорному оксиді (рис. 72), виділеному з тенориту, масова частка міді становила 80%, а масова частка кисню – 20%. В оксиді міді червоного кольору, виділеного з куприту, масові частки елементів становили відповідно 88,9% та 11,1%. Які ж формули цих складних речовин? Вирішимо ці дві нескладні завдання.

Мал. 71. Мінерал куприт
Мал. 72. Оксид міді чорного кольору, виділений із мінералу тенориту

3. Отримане співвідношення потрібно привести до значень цілих чисел: адже індекси у формулі, що показують кількість атомів, не можуть бути дробовими. Для цього отримані числа треба поділити на менше з них (у нашому випадку вони є рівними).

А тепер трохи ускладнимо завдання.

Завдання 4. За даними елементного аналізу, прожарена гірка сіль має наступний склад: масова частка магнію 20,0%, масова частка сірки – 26,7%, масова частка кисню – 53,3%.

Запитання та завдання

1. Що називається масовою часткою елемента у складній речовині? Як розраховується ця величина?
2. Розрахуйте масові частки елементів у речовинах: а) вуглекислому газі СО 2; б) сульфіду кальцію CaS; в) натрієвої селітрі NaNО 3; г) оксид алюмінію А1 2 Про 3 .
3. У якому азотних добрив масова частка поживного елемента азоту найбільша: а) хлориді амонію NH 4 C1; б) сульфаті амонію (NH 4) 2 SО 4 ; в) сечовині (NH 2) 2?
4. У мінералі пиріті на 7 г заліза доводиться 8 г сірки. Обчисліть масові частки кожного елемента у цій речовині та визначте його формулу.
5. Масова частка азоту одному з його оксидів дорівнює 30,43%, а масова частка кисню - 69,57%. Визначте формулу оксиду.
6. У середні віки із золи багаття виділяли речовину, яку називали поташ і використовували для варіння мила. Масові частки елементів у цій речовині становлять: калій – 56,6%, вуглець – 8,7%, кисень – 34,7%. Визначте формулу поташу.

Масова частка елемента ω(Е) % - це відношення маси даного елемента m(Е) у взятій молекулі речовини до молекулярної маси цієї речовини Mr (в-ва).

Масову частку елемента виражають у частках від одиниці або у відсотках:

ω(Е) = m (Е) / Мr(в-ва) (1)

ω% (Е) = m(Е) · 100%/Мr(в-ва)

Сума масових часток всіх елементів речовини дорівнює 1 чи 100%.

Як правило, для розрахунків масової частки елемента беруть порцію речовини, що дорівнює молярній масі речовини, тоді маса даного елемента в цій порції дорівнює його молярній масі, помноженої на число атомів даного елемента в молекулі.

Так, для речовини А x У у частках від одиниці:

ω(A) = Ar(Е) · Х / Мr(в-ва) (2)

З пропорції (2) виведемо розрахункову формулу для визначення індексів (х, y) у хімічній формулі речовини, якщо відомі масові частки обох елементів та молярна маса речовини:

Х = ω% (A) · Mr (в-ва) / Ar (Е) · 100% (3)

Розділивши ω% (A) на ω% (В), тобто. перетворивши формулу (2), отримаємо:

ω(A) / ω(В) = Х · Ar(А) / У · Ar(В) (4)

Розрахункову формулу (4) можна перетворити так:

Х: У = % (A) / Ar (А) : % (В) / Ar (В) = X (А) : У (В) (5)

Розрахункові формули (3) та (5) використовують для визначення формули речовини.

Якщо відоме число атомів у молекулі речовини для одного з елементів та його масова частка, можна визначити молярну масу речовини:

Mr(в-ва) = Ar(Е) · Х/W(A)

Приклади вирішення завдань на обчислення масових часток хімічних елементів у складній речовині

Обчислення масових часток хімічних елементів у складній речовині

Приклад 1. Визначте масові частки хімічних елементів у сірчаній кислоті H 2 SO 4 та виразіть їх у відсотках.

Рішення

1. Обчислюємо відносну молекулярну масу сірчаної кислоти:

Mr (H 2 SO 4) = 1 · 2 + 32 + 16 · 4 = 98

2. Обчислюємо масові частки елементів.

Для цього чисельне значення маси елемента (з урахуванням індексу) поділяють на молярну масу речовини:

Враховуючи це та позначаючи масову частку елемента буквою ω, обчислення масових часток проводять так:

ω(Н) = 2: 98 = 0,0204, або 2,04%;

ω(S) = 32: 98 = 0,3265, або 32,65%;

ω(О) = 64: 98 =0,6531, або 65,31%

Приклад 2. Визначте масові частки хімічних елементів у оксиді алюмінію Al 2 O 3 та виразіть їх у відсотках.

Рішення

1. Обчислюємо відносну молекулярну масу оксиду алюмінію:

Mr(Al 2 O 3) = 27 · 2 + 16 · 3 = 102

2. Обчислюємо масові частки елементів:

ω(Al) = 54: 102 = 0,53 = 53%

ω(O) = 48: 102 = 0,47 = 47%

Як обчислити масову частку речовини в кристалогідраті

Масова частка речовини - ставлення маси цієї речовини у системі до маси всієї системи, тобто. ω(Х) = m(Х) / m,

де ω(X) - масова частка речовини Х,

m(X) - маса речовини Х,

m – маса всієї системи

Масова частка – безрозмірна величина. Її виражають у частках від одиниці чи у відсотках.

Приклад 1. Визначте масову частку кристалізаційної води у дигідраті хлориду барію BaCl 2 ·2H 2 O.

Рішення

Молярна маса BaCl 2 ·2H 2 O становить:

М(BaCl 2 ·2H 2 O) = 137+ 2 · 35,5 + 2 · 18 = 244 г/моль

З формули BaCl 2 ·2H 2 O випливає, що 1 моль дигідрату хлориду барію містить 2 моль H 2 O. Звідси можна визначити масу води, що міститься в BaCl 2 ·2H 2 O:

m(H2O) = 2 · 18 = 36 р.

Знаходимо масову частку кристалізаційної води у дигідраті хлориду барію BaCl 2 ·2H 2 O.

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

Приклад 2. Зі зразка гірської породи масою 25 г, що містить мінерал аргентит Ag 2 S, виділено срібло масою 5,4 г. Визначте масову частку аргентиту у зразку.

Інструкція

Масова частка речовини знаходиться за формулою: w = m(в)/m(см), де w – масова частка речовини, m(в) – маса речовини, m(см) – маса суміші. Якщо ж розчинено, виглядає так: w = m(в)/m(р-ра), де m(р-ра) – маса розчину. Масу розчину за потреби також можна знайти: m(р-ра) = m(в) + m(р-ля), де m(р-ля) – маса розчинника. За бажання масову частку можна помножити на 100%.

Якщо за умови завдання немає значення маси, його можна розрахувати з допомогою кількох формул, вибрати потрібну допоможуть величини дані за умови. Перша формула для m = V * p, де m - маса, V - об'єм, p - щільність. Наступна формула має такий вигляд: m = n*M, де m – маса, n – кількість речовини, M – молярна маса. Молярна маса у свою чергу складається з атомних мас елементів, що входять до складу речовини.

Для кращого розуміння даного матеріалувирішимо задачу. Суміш мідної та магнієвої тирси масою 1,5 г обробили надлишком. Внаслідок реакції водень об'ємом 0,56 л (). Обчисліть масову частку міді у суміші.
У цьому вся задачі проходить , записуємо її рівняння. З двох речовин із надлишком соляної кислотилише магній: Mg + 2HCl = MgCl2 + H2. Щоб знайти масову частку міді у суміші, необхідно підставити значення наступну формулу: w(Cu) = m(Cu)/m(см). Маса суміші дана, знайдемо масу міді: m(Cu) = m(см) – m(Mg). Шукаємо масу: m(Mg) = n(Mg)*M(Mg). Визначити кількість речовини магнію допоможе рівняння реакції. Знаходимо кількість речовини водню: n = V/Vm = 0,56/22,4 = 0,025 моль. По рівнянню видно, що n(H2) = n(Mg) = 0,025моль. Розраховуємо масу магнію, знаючи що молярна дорівнює 24 г/моль: m(Mg) = 0,025*24 = 0,6 г. Знаходимо масу міді: m(Cu) = 1,5 – 0,6 = 0,9 г. обчислити масову частку: w(Cu) = 0,9/1,5 = 0,6 чи 60%.

Відео на тему

Зверніть увагу

Масова частка може бути більше одиниці чи, якщо вона виявляється у відсотках, більше 100%.

Джерела:

• "Посібник з хімії", Г.П. Хомченка, 2005.
• Обчислення частки продажів по регіону

Масова частка показує у відсотках чи частках вміст речовини у якомусь розчині чи елемента у складі речовини. Вміння обчислити масову частку корисно не тільки на уроках хімії, але і коли ви хочете приготувати розчин або суміш, наприклад, з кулінарною метою. Або змінити відсоткове відношення у вже наявному у вас складі.

Інструкція

Наприклад, вам на зиму необхідний мінімум 15 куб. метрів березових дров.
Шукайте довідкову щільність березових дров. Це: 650 кг/м3.
Обчислюйте масу, підставивши значення ту саму формулу питомої щільності.

m = 650 * 15 = 9750 (кг)

Тепер, виходячи з вантажопідйомності та місткості кузова, ви можете визначитися з видом транспортного засобу та кількістю поїздок.

Відео на тему

Зверніть увагу

Старші люди більше знайомі з поняттям частки. Питома щільність речовини – те саме, як і питому вагу.

Масова частка речовини показує його вміст у складнішій структурі, наприклад, у сплаві або суміші. Якщо відома загальна маса суміші або сплаву, знаючи масові частки складових речовин можна знайти їх маси. Знайти масову частку речовини, можна знаючи її масу та масу всієї суміші. Ця величина може виражатися в дольних величинах або відсотках.

Вам знадобиться

• ваги;
• періодична таблиця хімічних елементів;
• калькулятор.

Інструкція

Визначте масову частку речовини, яка знаходиться в суміші через маси суміші та самої речовини. Для цього за допомогою ваг визначте маси, що становлять суміш або. Потім складіть їх. Отриману масу прийміть за 100%. Щоб знайти масову частку речовини в суміші, поділіть масу m на масу суміші M, а результат помножте на 100% (ω%=(m/M)∙100%). Наприклад, 140 г води розчиняють 20 г кухонної солі. Щоб знайти масову частку солі, складіть маси цих двох речовин М=140+20=160 г. Потім знайдіть масову частку речовини ω%=(20/160)∙100%=12,5%.

Якщо потрібно знайти масову частку елемента в речовині з відомою формулою, скористайтеся періодичною таблицею елементів. По ній знайдіть атомні маси елементів, що містяться в речовині. Якщо один у формулі кілька разів, помножте його атомну масу на це число та складіть отримані результати. Це буде молекулярна маса речовини. Щоб знайти масову частку будь-якого елемента в такій речовині, поділіть його масове число в даній хімічній формулі M0 на молекулярну масу даної речовини M. Результат множте на 100 % (ω%=(M0/M)∙100%).

Наприклад, визначте масову частку хімічних елементів у мідному купоросі. Мідний (сульфат міді II), має хімічну формулу CuSO4. Атомні маси елементів, що входять до його складу дорівнюють Ar(Cu)=64, Ar(S)=32, Ar(O)=16, масові числа цих елементів дорівнюватимуть M0(Cu)=64, M0(S)=32, M0(O)=16∙4=64, з урахуванням того, що в молекулі міститься 4 атоми . Розрахуйте молекулярну масу речовини, вона дорівнює сумі масових чисел, що становлять молекулу речовин 64+32+64=160. Визначте масову частку міді (Cu) у складі мідного купоросу(ω%=(64/160)∙100%)=40%. За таким самим принципом можна визначити масові частки всіх елементів у цій речовині. Масова частка сірки (S) ω%=(32/160)∙100%=20 %, кисню (О) ω%=(64/160)∙100%=40%. Зверніть увагу на те, що сума всіх масових часток речовини повинна становити 100%.

Хімія – однозначно цікава наука. Незважаючи на всю свою складність, вона дозволяє нам краще розуміти природу навколишнього світу. І більше - хоча б елементарні знання у цьому предметі серйозно допомагають у повсякденному житті. Наприклад, визначення масової частки речовини в багатокомпонентній системі, тобто відношення маси будь-якого компонента до загальної маси всієї суміші.

Необхідно:

- Калькулятор;
- ваги (якщо вам потрібно визначити маси всіх компонентів суміші);
- Періодична система елементів Менделєєва.

Інструкції:

• Отже, вам необхідно визначити масову частку речовини. З чого почати? Насамперед це залежить від конкретної задачі та від наявних під рукою засобів для роботи. Але в будь-якому випадку, щоб визначити вміст компонента у суміші, вам необхідно знати його масу та загальну масу суміші. Зробити це можна на основі відомих даних, або на основі власних досліджень. Для цього вам знадобиться зважити на лабораторних вагах компонент, що додається. Після того, як суміш буде приготовлена, зважте її також.
• Масу потрібної речовини запишіть як « m«, сумарну масу системи поставте під позначення « M«. У цьому випадку формула масової частки речовини набуде наступного вигляду: W=(m/M)*100.Отриманий результат записується у відсотках.
• Приклад: розрахувати масову частку 15 грам кухонної солі, розчиненої в 115 г води. Рішення: сумарна маса розчину визначається за формулою M=m +m c, де m в- Маса води, m c- Маса кухонної солі. З нескладних обчислень можна визначити, що загальна маса розчину складає 130 грам. За наведеною вище формулою визначення отримаємо, що вміст кухонної солі в розчині дорівнюватиме W=(15/130)*100=12%.
• Більш приватною ситуацією є необхідність визначення масової частки хімічного елемента в речовині . Визначається вона так само. Головний принципРозрахунок залишиться тим же, тільки замість маси суміші і конкретного компонента вам доведеться мати справу з молекулярними масами хімічних елементів.
• Всю необхідну інформацію можна знайти у періодичній системі Менделєєва. Розкладіть хімічну формулу речовини на основні компоненти. За допомогою таблиці Менделєєва визначте масу кожного елемента. Підсумувавши їх, отримайте молекулярну масу вашої речовини ( М). Аналогічно попередньому випадку масова частка речовини, а якщо бути більш точним - елемента визначатиметься ставленням його маси до молекулярної маси. Формула набуде наступного вигляду W = (m a / M) * 100.Де m a- атомна маса елемента, М- Молекулярна маса речовини.
• Розглянемо цей випадок на конкретно прикладі. Приклад: визначити масову частку калію у поташі. Поташ – карбонат калію. Його формула K 2 CO 3. Атомна маса калію - 39 , вуглецю - 12 , кисню - 16 . Молекулярна маса карбонату визначатиметься наступним чином. М = 2m K +m C +2m O = 2 * 39 + 12 + 2 * 16 = 122. Молекула карбонату калію вміщує два атоми калію з атомною масою, що дорівнює 39 . Масова частка калію в речовині визначатиметься за формулою W = (2m K / M) * 100 = (2 * 39/122) * 100 = 63,93%.

Частки розчиненої речовини
ω = m1/m,
де m1 – маса розчиненої речовини, а m – маса всього розчину.

Якщо масової частки розчиненої речовини потрібно, помножте отримане число на 100%:
ω = m1/m х 100%

У завданнях, де потрібно обчислити масові частки кожного з елементів, що входять до хімічної речовини, використовуйте таблицю Д.І. Менделєєва. Наприклад, дізнайтеся про масові частки кожного з елементів, що входять до складу вуглеводню, якого C6H12

m (C6H12) = 6 х 12 + 12 х 1 = 84 г/моль
?
ω (Н) = 12 m1(Н) / m (C6H12) х 100% = 12 х 1 г / 84 г/моль х 100% = 15%

Корисна порада

Завдання знаходження масової частки речовини після упарювання, розведення, концентрування, змішування розчинів вирішуйте з допомогою формул, отриманих визначення масової частки. Наприклад, завдання на упарювання можна вирішити за допомогою такої формули
ω 2= m1 / (m – Dm) = (ω 1 m) / (m – Dm), де ω 2 – масова частка речовини в випареному розчині, Dm - різниця між масами до нагрівання та після.

Джерела:

• як визначити масову частку речовини

Бувають ситуації, коли потрібно обчислити масу рідини, що міститься в будь-якій ємності. Це може бути і під час навчального заняттяу лабораторії, та в ході вирішення побутової проблеми, наприклад, при ремонті чи фарбуванні.

Інструкція

Найпростіший метод - вдатися до зважування. Спочатку зважте ємність разом з , потім перелийте рідину в іншу ємність, що підходить за розмірами, і зважте порожню тару. А потім залишається лише відняти з більшого значенняменше, і ви отримаєте . Зрозуміло, цього способу можна вдаватися, тільки маючи справу з нев'язкими рідинами, які після переливу практично не залишаються на стінках і днище першої ємності. Тобто, кількість і тоді залишиться, але вона буде настільки мало, що їм можна знехтувати, на точності обчислень це майже не позначиться.

А якщо рідина в'язка, наприклад,? Як тоді її масу? В цьому випадку вам треба знати її щільність (ρ) і об'єм (V), що займає. А далі вже все просто. Маса (М) обчислюється за М = V. Вочевидь, перед обчисленням треба перевести співмножники в єдину систему одиниць.

густина рідиниможна знайти у фізичному чи хімічному довіднику. Але краще скористатися вимірювальним приладом – щільним (денситометром). А обсяг можна обчислити, знаючи форму та габаритні розміри ємності (якщо вона має правильну геометричну форму). Наприклад, якщо той же гліцерин знаходиться в циліндричній бочці з діаметром основи d і висотою h, то об'єм