Массовая доля: определяем состав по формуле
Химическая формула показывает не только наличие элементов, но и вклад каждого элемента в формульную массу. Массовая доля выражает этот вклад как часть целого или процент.
1. Основная идея
Массовая доля элемента равна массе, приходящейся на этот элемент, делённой на общую массу соединения. Её записывают десятичной дробью от 0 до 1 или процентом от 0% до 100%. Для элемента (E):
Процент элемента (E): \(w(E)\times100\%\)
Здесь (n(E)) — общее число атомов элемента (E) в формуле, (A_r(E)) — его относительная атомная масса, а (M_r) — относительная формульная масса всего соединения. Относительные массы не имеют единицы, потому что являются отношениями к принятому стандарту атомной массы.
2. Надёжный алгоритм из четырёх шагов
- Посчитайте атомы. Внимательно прочитайте индексы. Отсутствующий индекс означает один. Если есть скобки, умножьте число каждого атома внутри на индекс после скобки.
- Найдите вклад каждого элемента. Умножьте число атомов на относительную атомную массу элемента.
- Найдите целое. Сложите все вклады и получите (M_r) соединения.
- Разделите и переведите в проценты. Разделите нужный вклад на целое; при необходимости умножьте на 100%.
Мини-пример: вода H2O
При (A_r(H)=1) и (A_r(O)=16): (M_r(H_2O)=2\cdot1+16=18).
Водород: \(w(H)=2/18=0{,}111\approx11{,}1\%\). Кислород: \(w(O)=16/18=0{,}889\approx88{,}9\%\).
3. Почему важна запись формулы
Индекс относится только к символу или группе в скобках непосредственно перед ним. В CO2 два атома кислорода дают вклад (2\cdot16=32), а один атом углерода — 12. В Ca(OH)2 внешний индекс 2 означает два атома кислорода и два атома водорода. Изменение индекса меняет и вклад элемента, и общую формульную массу.