Die 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 eines Milliardstels eines Milliardstel Kilogramms, und Elektronen haben eine noch kleinere Masse von etwa 10−30 Kilogramm, etwa tausendmal weniger als ein Proton oder Neutron. Dies wäre in praktischen Situationen schwer zu handhaben, daher definieren Wissenschaftler die relative Atommasse eines Kohlenstoffatoms als 12 und erarbeiten alles andere auf dieser Grundlage.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Finden 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 hat eine relative Atommasse von 12.
Isotope desselben Elements haben unterschiedliche Neutronenzahlen, daher müssen Sie für ein bestimmtes Isotop rechnen. Periodensysteme zeigen die relative Atommasse als unterste Zahl für ein Element, dies berücksichtigt jedoch alle Isotope.
Finden Sie relative Molekülmassen, indem Sie die Beiträge jedes Elements addieren. Verwenden Sie die chemische Formel, um herauszufinden, wie viele von jedem Atom enthalten sind, multiplizieren Sie ihre relativen Atommassen mit der Anzahl der vorhandenen Atome und addieren 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. Sie können sich dies so vorstellen, dass Sie jedes Proton oder Neutron als 1 zählen und die Massen der Elektronen ignorieren, weil sie im Vergleich 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“ festgelegt haben, lautet die technische Definition:
Relative Atommasse = Masse des Atoms ÷ (1/12 der Masse eines Kohlenstoff-12-Atoms)
Die relative Atommasse eines Elements
Elemente sind die grundlegenden Bausteinatome, die im Urknall oder in Sternen erzeugt werden, und sie sind im Periodensystem vertreten. 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 berücksichtigen jedoch die Existenz verschiedener Isotope, und die darin aufgeführten relativen Atommassen sind keine ganzen Zahlen. Isotope sind Versionen desselben Elements mit unterschiedlichen Neutronenzahlen.
Sie können die relative Masse eines Elements immer finden, indem Sie die Anzahl der Protonen zur Anzahl der Neutronen für das spezifische Isotop des betrachteten Elements addieren. Ein Kohlenstoff-12-Atom hat beispielsweise 6 Protonen und 6 Neutronen und hat somit eine relative Atommasse von 12. Beachten Sie, dass bei der Angabe eines Isotops eines Atoms die Zahl nach dem Namen des Elements die relative Atommasse ist. Uran-238 hat also eine relative Masse von 238.
Das Periodensystem und Isotope
Die relativen Atommassen im Periodensystem beinhalten den Beitrag verschiedener Isotope, indem ein gewichteter Durchschnitt der Massen der verschiedenen Isotope basierend auf ihrer Häufigkeit gebildet wird. Chlor hat beispielsweise zwei Isotope: Chlor-35 und Chlor-37. Drei Viertel des in der Natur vorkommenden Chlors sind Chlor-35 und das restliche Viertel 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 entsprechend dieser Berechnung 35,5.
Relative molekulare Masse
Addieren Sie einfach die relativen Massen der konstituierenden Elemente, um die relative Masse eines Moleküls zu ermitteln. Dies ist leicht möglich, wenn Sie die relativen Atommassen der betreffenden Elemente kennen. Wasser hat beispielsweise die chemische Formel H2O, es gibt also zwei Wasserstoffatome und ein Sauerstoffatom.
Berechnen Sie die relative Molekülmasse, indem Sie die relative Atommasse jedes Atoms mit der Anzahl dieser Atome im Molekül multiplizieren und dann die Ergebnisse addieren. Das sieht so aus:
Relative Molekülmasse = (Anzahl Atome Element 1 × Relative Masse Element 1) + (Anzahl Atome Element 2 × Relative Masse Element 2) + …
Für H2O, Element 1 ist Wasserstoff mit einer relativen Atommasse von 1 und Element 2 ist Sauerstoff mit einer relativen Atommasse von 16, also:
Relative Molekülmasse = (2 × 1) + (1 × 16) = 2 + 16 = 18
Für H2SO4, Element 1 ist Wasserstoff (H), Element 2 ist Schwefel (S mit relativer Masse = 32) und Element 3 ist Sauerstoff (O), also ergibt die gleiche Rechnung:
Relative Molekülmasse von H2SO4 = (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 denselben Ansatz für jedes Molekül verwenden.