AP Chemistry

khối lượng

mass

Khối lượng đo lượng vật chất chứa trong một vật thể hoặc một mẫu chất, không phụ thuộc vào vị trí hay trọng lực tác dụng lên nó.

Khối lượng là đại lượng cơ bản mô tả lượng vật chất hiện diện trong một hệ. Trong hóa học, khối lượng cho biết có bao nhiêu nguyên tử, phân tử hoặc ion nằm trong mẫu chất đang xét. Do đó, đơn vị SI chuẩn là kilogram, nhưng trong phòng thí nghiệm người ta thường dùng gram vì lượng hóa chất cần cân đo thường rất nhỏ.

Mối liên hệ giữa khối lượng và số mol tạo thành nền tảng của mọi phép tính hóa học. Công thức $n = m/M$ cho thấy số mol $n$ bằng khối lượng mẫu $m$ chia cho khối lượng mol (molar mass) $M$ . Từ cân nặng thực tế đo được trên cân phân tích, nhà hóa học có thể suy ra bao nhiêu hạt vi mô đang tham gia phản ứng, và từ số hạt cần dùng có thể tính ra khối lượng phải cân.

Định luật bảo toàn khối lượng khẳng định tổng khối lượng các chất tham gia bằng tổng khối lượng các sản phẩm tạo thành. Vì vậy, khi viết phương trình hóa học và cân bằng hệ số, ta không chỉ cân bằng số nguyên tử mà còn ngầm đảm bảo khối lượng được bảo toàn. Hơn nữa, trong tính toán hóa học, nguyên lý này cho phép dự đoán khối lượng sản phẩm tối đa có thể thu được từ một lượng chất phản ứng (reactant) cho trước.

Ký hiệu

m

Đơn vịgram (g), kilogram (kg)

Trực giác: Khối lượng giống như số lượng gạch trong một bức tường — dù bạn mang bức tường lên mặt trăng hay để nó dưới đất, số gạch vẫn y nguyên, chỉ có sức nặng thay đổi.

Công thức

n=\htmlClass{fp-2}{\frac{\htmlClass{fp-0}{m}}{\htmlClass{fp-1}{M}}}

Dùng để đổi khối lượng sang số mol khi biết khối lượng mol của chất, phục vụ tính toán định lượng trong phản ứng hóa học.

Trong đó

n

số mol của chất — mol

m

khối lượng của mẫu chất — g

M

khối lượng mol của chất — g/mol

d=\htmlClass{fp-2}{\frac{\htmlClass{fp-0}{m}}{\htmlClass{fp-1}{V}}}

Thử nghiệm tương tác

Thêm một neutron, bớt một electron — nhìn số đọc khối lượng phản ứng khác nhau thế nào

Hay hiểu sai

Khối lượng nguyên tử trung bình không phải trung bình cộng của hai số khối.

Đừng gán độ phổ biến nhầm cho đồng vị kia.

Đồng vị nặng hơn không có nghĩa là đồng vị phổ biến hơn.

Phải đổi phần trăm sang số thập phân trước khi nhân.

Đừng nhân enthalpy với số gam.

Ví dụ có lời giải

1Ví dụ 1/2

Một nguyên tố kim loại X có đúng hai đồng vị (isotope) bền trong tự nhiên. Đồng vị thứ nhất có khối lượng 63 amu và chiếm 69% số nguyên tử; đồng vị thứ hai có khối lượng 65 amu và chiếm 31% số nguyên tử. Bảng tuần hoàn cho biết một số nguyên tố lân cận có giá trị khối lượng nguyên tử là 58.693, 63.546 và 65.38.

aTính khối lượng nguyên tử trung bình của X (theo amu, làm tròn hai chữ số thập phân).
bGiải thích vì sao kết quả vừa tính nằm gần 63 hơn là gần 65, rồi cho biết X nhiều khả năng là nguyên tố nào.

1Bước 1: Trước hết cần hiểu đại lượng mà đề yêu cầu. Giá trị in trên bảng tuần hoàn không phải khối lượng của một nguyên tử cụ thể nào, mà là trung bình có trọng số của khối lượng các đồng vị, gọi là khối lượng nguyên tử trung bình (average atomic mass). Trọng số ở đây chính là độ phổ biến (percent abundance) của từng đồng vị trong mẫu tự nhiên. Do đó bài toán này thực chất là một phép tính trung bình có trọng số, không phải trung bình cộng thông thường.

Bạn nắm chắc chưa?

Quiz câu thật từ ngân hàng đề

Vài câu thật gắn đúng khái niệm này, chấm ngay kèm giải thích từng đáp án — hệ thống ghi nhớ bạn nắm tới đâu.

Tạo tài khoản miễn phí

Học tiếp từ đây

Bài học chứa thuật ngữ nàyCấu trúc & tính chất nguyên tử · bài “Mol và khối lượng mol” — khoá AP Chemistry

Cần trướcmật độ

Hay nhầm với

Thuật ngữKhác nhau ở đâuHay nhầm khi

khối lượng molmolar mass

Khác nhau ở đâuKhối lượng là tính chất dung độ, thay đổi theo lượng mẫu và đo bằng gam. Khối lượng mol là tính chất cường độ, đặc trưng cố định của mỗi chất và có đơn vị gam trên mol.

Hay nhầm khiKhi đề yêu cầu đổi giữa mol và gam, học sinh nhầm đơn vị gam trên mol với gam và nhân chia sai chiều.

Nguồn tham khảo

[1]Chemistry The Central Science in SI Units 15th Expanded Global Edition. tr. 2, 13–14.

2Ví dụ 2/2

Nguyên tố Z có hai đồng vị bền với khối lượng lần lượt là 69 amu và 71 amu. Phép đo phổ khối lượng cho biết khối lượng nguyên tử trung bình của Z trong tự nhiên là 69.7 amu.

aKhông cần tính, hãy dự đoán đồng vị nào phổ biến hơn và nêu lý do.
bTính phần trăm độ phổ biến của mỗi đồng vị, rồi kiểm chứng lại kết quả.

1Bước 1: Ý (a) chỉ đòi hỏi lập luận định tính. Giá trị trung bình 69.7 amu nằm giữa 69 và 71 nhưng lệch hẳn về đầu dưới, cách 69 chỉ 0.7 amu trong khi cách 71 tới 1.3 amu. Vì trung bình có trọng số luôn bị kéo về phía thành phần chiếm tỉ lệ lớn hơn, đồng vị 69 amu chắc chắn phổ biến hơn đồng vị 71 amu.

2Bước 2: Sang ý (b), gọi

x

là phân số độ phổ biến của đồng vị 69 amu. Vì chỉ có hai đồng vị nên phần còn lại là

1 - x

thuộc về đồng vị 71 amu; cách đặt một ẩn duy nhất này giúp tránh phải giải hệ hai phương trình. Áp dụng công thức trung bình có trọng số ta được

69x + 71(1 - x) = 69.7

nghĩa là tổng đóng góp của hai đồng vị phải đúng bằng giá trị đo được.

3Bước 3: Khai triển vế trái:

69x + 71 - 71x = 71 - 2x

. Phương trình trở thành

71 - 2x = 69.7

, suy ra

2x = 71 - 69.7 = 1.3

và

x = 0.65

. Vậy đồng vị 69 amu chiếm

65\%

, còn đồng vị 71 amu chiếm

1 - 0.65 = 0.35

, tức

35\%

4Bước 4: Luôn thay ngược kết quả vào công thức ban đầu để kiểm chứng:

0.65 \times 69 = 44.85

và

0.35 \times 71 = 24.85

, cộng lại đúng bằng

44.85 + 24.85 = 69.70

amu. Con số khớp với dữ kiện đề bài, và kết quả cũng phù hợp với dự đoán ở ý (a) rằng đồng vị nhẹ chiếm ưu thế. Ngoài ra, tra bảng tuần hoàn thấy gallium có khối lượng nguyên tử

69.723

, nên Z chính là gallium.

5Bước 5: Cuối cùng, cần phân biệt rõ hai đại lượng dễ lẫn khi làm bài. Con số

69.7

tính theo amu là khối lượng trung bình của một nguyên tử, còn khi lấy đúng con số đó gắn đơn vị g/mol thì nó trở thành khối lượng mol (molar mass), tức khối lượng của

6.022 \times 10^{23}

nguyên tử. Nhờ sự trùng số này mà từ khối lượng nguyên tử trung bình ta chuyển thẳng sang tính số mol trong các bài định lượng mà không cần đổi hệ số.

Đồng vị 69 amu phổ biến hơn vì trung bình 69.7 amu lệch về phía nó; cụ thể, đồng vị 69 amu chiếm 65% và đồng vị 71 amu chiếm 35%, kiểm chứng lại cho đúng 69.70 amu. Nguyên tố Z là gallium.