Основы атомно-молекулярного учения. 
Относительная атомная масса

На первых этапах развития атомно-молекулярное учение разрабатывалось и совершенствовалось на основании результатов изучения свойств газов и легколетучих веществ. Носителем химических свойств таких веществ является молекула.

Все вещества состоят из атомов. Атомы представляют собой (мельчайшие частицы вещества, которые химическим путем невозможно разделить на составные части, превратить друг в друга или уничтожить.

Атомы разных элементов различаются по массе.

Совокупность одинаковых атомов образует простое вещество, соответствующее определенному химическому элементу.

Атомы разных элементов взаимодействуют друг с другом в целочисленных отношениях. В результате получаются сложные образования, в частности молекулы.

Лавуазье, Ломоносов, Дальтон, Менделеев использовали термин «вес'*. Для того чтобы нс создавать неудобств читателям, мы везде кроме прямых цитат из работ Менделеева и других ученых далее используем термин «масса» .

Исторически молекула была определена как наименьшая частица вещества, обладающая всеми его химическими свойствами. В дальнейшем мы не раз столкнемся с ограниченностью такого определения.

Молекулы разных веществ различаются своими свойствами, из которых наиболее важным, а самое главное — поддающимся количественному определению является масса. Естественно, возникает вопрос: как же определить массу этих мельчайших частиц — атомов и молекул? Уже во времена Ломоносова и Лавуазье химики определили, что, например, в соединении серы с водородом — сероводороде 94,2% серы, а в соединении серы с ртутью — киновари только 13,8% серы. Отсюда можно сделать вывод, что атомы серы тяжелее, чем атомы водорода, но легче, чем атомы ртути. Оперируя подобными данными, можно было, ничего не зная о массе отдельного атома, судить о том, какой атом легче, а какой тяжелее. Ддлее, можно было расположить элементы в ряд по мере увеличения массы атома элемента. При этом выяснилось, что самым легким атомом является атом элемента водорода. Атом элемента кислорода в 16 раз тяжелее, чем атом элемента водорода. Атом серы в 2 раза тяжелее, чем атом кислорода, а атом меди в 2 раза тяжелее атома серы, в 4 раза тяжелее атома кислорода и в 64 раза тяжелее атома водорода.

На основании этих данных Дальтон предложил шкалу относительных атомных масс: атом каждого элемента характеризовался безразмерным шелом, показывающим, во сколько раз данный атом тяжелее самого легкого атома, т. е. атома водорода. В этой шкале атомных масс за единицу была принята масса атома водорода.

Предложение Дальтона оказалось чрезвычайно полезным и фактически используется до сих пор, однако скоро выяснилось, что выбор массы атома водорода в качестве точной единицы неудачен, так как для многих элементов не удавалось получить соединения с водородом и для них приходилось вычислять атомную массу через какие-то другие соединения. Так, например, соединение олова с водородом не было известно, но хорошо изучены соединения с кислородом и серой. Зная атомные массы кислорода и серы, можно было вычислить и атомную массу олова.

Поскольку в большинстве случаев атомная масса элементов определялась из их соединений с кислородом, было удобнее принять за точную единицу не массу атома водорода, a Vi6 массы атома кислорода. При этом считалось, что все атомы кислорода, как и других элементов, одинаковы. Такая смена единицы была удобна еще и потому, что для многих элементов атомные массы лучше округлялись до целочисленных значений. В этой кислородной шкале атомных масс атомная масса водорода равна 1,0079.

После открытия изотопов возникло две шкалы атомных масс — химическая с единицей равной У₁₆ средней массы природной смеси изотопов кислорода и физическая с единицей */и массы изотопа ¹⁶ О.

Наличие двух шкал стало приводить к путанице, и в 1961 г. была установлена углеродная шкала, в которой за точную единицу принята Via массы атома изотопа ¹² С.

Следует подчеркнуть, что смена точной единицы атомной массы никак не сказывается на идейной стороне подхода, предложенного Дальтоном для сравнения масс атомов.

В настоящее время относительной атомной массой называется безразмерное число, показывающее, во сколько раз масса данного атома больше, чем масса ¹/₁₂ атома изотопа углерода ^aС. В этой шкале атомных масс атом водорода в 1,0079 раз, а атом кислорода в 15,9994 раз тяжелее выбранной единицы (¹/₁₂ ¹²С). Очевидно, что для обычных химических расчетов оба значения могут быть округлены до 1 и 16 соответственно.

Совершенно аналогично можно определить и относительную массу молекул — молекул я рную массу.