Η μέση ατομική μάζα δεν είναι άμεσο μέτρο ενός μόνο ατόμου. Αυτή η μάζα είναι η μέση μάζα ανά άτομο ενός γενικού δείγματος ενός συγκεκριμένου στοιχείου. Αν μπορούσατε να υπολογίσετε τη μάζα του ενός δισεκατομμυριοστού ενός ατόμου, θα μπορούσατε να υπολογίσετε αυτήν την τιμή με τον ίδιο τρόπο όπως θα υπολογίζατε κάθε άλλο μέσο όρο. Ευτυχώς, υπάρχει ένας ευκολότερος τρόπος υπολογισμού της ατομικής μάζας, ο οποίος βασίζεται σε γνωστά δεδομένα από τις σπανιότητες διαφορετικών ισοτόπων.
Βήμα
Μέρος 1 από 2: Υπολογισμός της μέσης ατομικής μάζας
Βήμα 1. Κατανοήστε τα ισότοπα και τις ατομικές μάζες
Τα περισσότερα στοιχεία εμφανίζονται φυσικά σε μια ποικιλία μορφών, που ονομάζονται ισότοπα. Ο αριθμός μάζας κάθε ισοτόπου είναι ο αριθμός των πρωτονίων και των νετρονίων στον πυρήνα του. Κάθε πρωτόνιο και νετρόνιο ζυγίζει 1 μονάδα ατομικής μάζας (amu). Η μόνη διαφορά μεταξύ δύο ισοτόπων ενός στοιχείου είναι ο αριθμός των νετρονίων ανά άτομο, ο οποίος επηρεάζει την ατομική μάζα. Ωστόσο, τα στοιχεία έχουν πάντα τον ίδιο αριθμό πρωτονίων.
- Η μέση ατομική μάζα ενός στοιχείου επηρεάζεται από διακυμάνσεις στον αριθμό των νετρονίων του και αντιπροσωπεύει τη μέση μάζα ανά άτομο σε ένα γενικό δείγμα ενός στοιχείου.
- Για παράδειγμα, το στοιχειακό ασήμι (Ag) έχει 2 φυσιολογικά ισότοπα, δηλαδή Ag-107 και Ag-109 (ή). 107Ag και 109Ag). Τα ισότοπα ονομάζονται με βάση τον "αριθμό μάζας" τους ή τον αριθμό πρωτονίων και νετρονίων σε ένα άτομο. Αυτό σημαίνει ότι το Ag-109 έχει 2 περισσότερα νετρόνια από το Ag-107, οπότε η μάζα του είναι ελαφρώς μεγαλύτερη.
Βήμα 2. Σημειώστε τη μάζα κάθε ισοτόπου
Χρειάζεστε 2 τύπους δεδομένων για κάθε ισότοπο. Μπορείτε να βρείτε αυτά τα δεδομένα σε σχολικά βιβλία ή πηγές διαδικτύου, όπως το webelements.com. Τα πρώτα δεδομένα είναι η ατομική μάζα ή η μάζα ενός ατόμου από κάθε ισότοπο. Τα ισότοπα που έχουν περισσότερα νετρόνια έχουν μεγαλύτερη μάζα.
- Για παράδειγμα, το ασημένιο ισότοπο Ag-107 έχει ατομική μάζα 106, 90509 λύκειο (μονάδα ατομικής μάζας). Εν τω μεταξύ, το ισότοπο Ag-109 έχει ελαφρώς μεγαλύτερη μάζα, δηλαδή 108, 90470.
- Τα δύο τελευταία δεκαδικά ψηφία ενδέχεται να διαφέρουν ελαφρώς μεταξύ των πηγών. Μην συμπεριλάβετε αριθμούς σε παρένθεση μετά την ατομική μάζα.
Βήμα 3. Γράψτε την αφθονία κάθε ισοτόπου
Αυτή η αφθονία δείχνει πόσο κοινό είναι ένα ισότοπο ως προς το ποσοστό όλων των ατόμων που αποτελούν ένα στοιχείο. Κάθε ισότοπο είναι ανάλογο με την αφθονία του στοιχείου (όσο μεγαλύτερη είναι η αφθονία ενός ισοτόπου τόσο μεγαλύτερη είναι η επίδραση στη μέση ατομική μάζα). Μπορείτε να βρείτε αυτά τα δεδομένα στις ίδιες πηγές με την ατομική μάζα. Η αφθονία όλων των ισοτόπων πρέπει να είναι 100% (αν και μπορεί να υπάρχει ένα μικρό σφάλμα λόγω σφαλμάτων στρογγυλοποίησης).
- Το ισότοπο Ag-107 έχει αφθονία 51,86%, ενώ το Ag-109 είναι ελαφρώς λιγότερο κοινό με αφθονία 48,14%. Αυτό σημαίνει ότι το γενικό δείγμα αργύρου αποτελείται από 51,86% Ag-107 και 48,14% Ag-109.
- Αγνοήστε τυχόν ισότοπα των οποίων η αφθονία δεν αναφέρεται. Ισότοπα όπως αυτά δεν απαντώνται φυσικά στη Γη.
Βήμα 4. Μετατρέψτε το ποσοστό αφθονίας σε δεκαδικό αριθμό
Διαιρέστε το ποσοστό αφθονίας με 100 για να λάβετε την ίδια τιμή σε δεκαδικούς αριθμούς.
Στο ίδιο πρόβλημα, ο αριθμός αφθονίας είναι 51,86/100 = 0, 5186 και 48, 14/100 = 0, 4814.
Βήμα 5. Βρείτε τη σταθμισμένη μέση ατομική μάζα του σταθερού ισοτόπου
Η μέση ατομική μάζα ενός στοιχείου με έναν αριθμό ισοτόπων n είναι ίση με (μάζαισότοπο 1 * αφθονίαισότοπο 1) + (μάζαισότοπο 2 * αφθονίαισότοπο 2) +… + (Μάζαn ισότοπο * αφθονίαn ισότοπο Το Αυτό είναι ένα παράδειγμα "σταθμισμένου μέσου όρου", που σημαίνει ότι όσο περισσότερη μάζα βρίσκεται (τόσο μεγαλύτερη είναι η αφθονία) τόσο μεγαλύτερη είναι η επίδραση στο αποτέλεσμα. Δείτε πώς μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον παραπάνω τύπο στο ασήμι:
-
Μέση ατομική μάζαΑγ = (μάζα10 Αυγούστου * αφθονία10 Αυγούστου) + (μάζαAg-109 * αφθονίαAg-109)
=(106, 90509 * 0, 5186) + (108, 90470 * 0, 4814)
= 55, 4410 + 52, 4267
= 107, 8677 λύκειο.
- Κοιτάξτε τα στοιχεία του περιοδικού πίνακα για να ελέγξετε την απάντησή σας. Η μέση ατομική μάζα παρατίθεται συνήθως κάτω από το σύμβολο του στοιχείου.
Μέρος 2 από 2: Χρήση αποτελεσμάτων υπολογισμού
Βήμα 1. Μετατρέψτε τη μάζα σε ατομικό αριθμό
Η μέση ατομική μάζα δείχνει τη σχέση μεταξύ μάζας και ατομικού αριθμού σε ένα γενικό δείγμα ενός στοιχείου. Αυτό είναι χρήσιμο στα εργαστήρια χημείας επειδή ο υπολογισμός του ατομικού αριθμού απευθείας είναι σχεδόν αδύνατος, αλλά ο υπολογισμός της μάζας του είναι αρκετά εύκολος. Για παράδειγμα, μπορείτε να ζυγίσετε ένα δείγμα αργύρου και να υπολογίσετε ότι κάθε 107.8677 amu της μάζας του περιέχει 1 άτομο ασήμι.
Βήμα 2. Μετατρέπεται σε γραμμομοριακή μάζα
Η μονάδα ατομικής μάζας είναι πολύ μικρή. Έτσι, οι χημικοί ζυγίζουν γενικά τα δείγματα σε γραμμάρια. Ευτυχώς, αυτή η έννοια ορίστηκε για να διευκολύνει τη μετατροπή. Απλώς πολλαπλασιάστε τη μέση ατομική μάζα κατά 1 g/mol (σταθερά γραμμομοριακής μάζας) για να πάρετε την απάντηση σε g/mol. Για παράδειγμα, 107.8677 γραμμάρια αργύρου περιέχουν κατά μέσο όρο 1 mole ατόμων αργύρου.
Βήμα 3. Βρείτε τη μέση μοριακή μάζα
Δεδομένου ότι ένα μόριο είναι μια συλλογή ατόμων, μπορείτε να προσθέσετε τις μάζες των ατόμων για να υπολογίσετε τη μοριακή μάζα. Εάν χρησιμοποιείτε τη μέση ατομική μάζα (όχι τη μάζα ενός συγκεκριμένου ισοτόπου), το αποτέλεσμα είναι η μέση μάζα μορίων που βρίσκονται φυσικά στο δείγμα. Παράδειγμα:
- Το μόριο του νερού έχει τον χημικό τύπο Η2Ο. Έτσι, αποτελείται από 2 άτομα υδρογόνου (Η) και 1 άτομο οξυγόνου (Ο).
- Το υδρογόνο έχει μέση ατομική μάζα 1.00794 amu. Εν τω μεταξύ, τα άτομα οξυγόνου έχουν μέση μάζα 15.9994 amu.
- Μοριακή μάζα Η2Το μέσο Ο είναι ίσο με (1.00794) (2) + 15.9994 = 18.01528 amu, ισοδύναμο με 18.01528 g/mol.
Συμβουλές
- Ο όρος σχετική ατομική μάζα χρησιμοποιείται μερικές φορές ως συνώνυμο της μέσης ατομικής μάζας. Ωστόσο, υπάρχει μια μικρή διαφορά μεταξύ των δύο επειδή η σχετική ατομική μάζα δεν έχει μονάδες, αλλά αντιπροσωπεύει τη μάζα σε σχέση με ένα άτομο άνθρακα C-12. Εφόσον χρησιμοποιείτε μονάδες ατομικής μάζας στον υπολογισμό της μέσης μάζας, αυτές οι δύο τιμές είναι ουσιαστικά πανομοιότυπες.
- Με μερικές ειδικές εξαιρέσεις, τα στοιχεία στα δεξιά του περιοδικού πίνακα έχουν μεγαλύτερη μέση μάζα από τα στοιχεία στα αριστερά. Αυτός μπορεί να είναι ένας εύκολος τρόπος για να ελέγξετε αν η απάντησή σας έχει νόημα.
- 1 μονάδα ατομικής μάζας ορίζεται ως το 1/12 της μάζας ενός ατόμου άνθρακα C-12.
- Η αφθονία των ισοτόπων υπολογίζεται με βάση δείγματα που απαντώνται φυσικά στη Γη. Ασυνήθιστες ενώσεις όπως μετεωρίτες ή εργαστηριακά δείγματα μπορεί να έχουν διαφορετικές αναλογίες ισοτόπων, και ως αποτέλεσμα, διαφορετικές μέσες ατομικές μάζες.
- Ο αριθμός στις παρενθέσεις μετά την ατομική μάζα αντιπροσωπεύει την αβεβαιότητα του τελευταίου ψηφίου. Για παράδειγμα, μια ατομική μάζα 1.0173 (4) σημαίνει ότι ένα γενικό δείγμα ατόμων έχει μάζα στην περιοχή 1.0173 ± 0.0004. Δεν χρειάζεται να χρησιμοποιήσετε αυτόν τον αριθμό, εκτός εάν σας ζητηθεί στο πρόβλημα.
- Χρησιμοποιήστε τη μέση ατομική μάζα κατά τον υπολογισμό μάζας που περιλαμβάνει στοιχεία και ενώσεις.
