Трите начина да разберете атомното тегло

Има повече от един начин да разберете атомното тегло на даден елемент и методът, който използвате, ще зависи от информацията, с която разполагате. Но преди да обясним методите, нека видим значението на атомното тегло на даден елемент.

Атомната маса е сумата от масите на протоните, неутроните и електроните в един атом , а атомното тегло е средната атомна маса в група атоми . Електроните имат много по-малка маса от протоните и неутроните, така че не се вземат предвид при изчислението и тогава атомната маса е сумата от масите на протоните и неутроните. 

Има три начина да разберете атомното тегло на даден елемент в зависимост от информацията, с която разполагате. Кое да използвам? Зависи от това дали разглеждате единичен атом на елемент или група атоми на един и същи изотоп на елемента, естествена проба на елемента или просто трябва да знаете стандартната стойност.

Как да разберете атомното тегло

Методът, който може да се използва за намиране на атомната маса, зависи от това дали разглеждате даден изотоп, естествена проба или проба, съдържаща даден изотопен състав.

Потърсете атомното тегло в периодичната таблица на елементите

Атомното тегло е числото, което често се намира под символа на даден елемент и е среднопретеглената стойност на атомните маси на всички естествено срещащи се изотопи на този елемент.

Например, ако трябва да знаем атомното тегло на въглерода, първо идентифицираме неговия символ, който е С, и след това го търсим в периодичната таблица. Атомното тегло е десетичното число, което намираме под символа, и в този случай то е приблизително 12,01. Трябва да се отбележи, че тъй като това е средна стойност на атомните маси на различните изотопи на въглерода, отчетените значителни цифри може да варират.

Стойността на атомното тегло, отчетена в периодичната таблица, е в единици за атомна маса, или amu, но за изчисления или други приложения обикновено се използва атомното тегло в единици грамове на мол (g/mol); в този случай атомното тегло на въглерода ще бъде 12,01 грама на мол (g/mol).

Добавете протоните и неутроните на изотоп

За да се изчисли атомното тегло на отделен атом или изотоп на елемент, трябва да се добави масата на протоните и неутроните, които изграждат ядрото му, въпреки че в този случай подходящият термин е атомна маса, а не атомно тегло.

Например, нека да видим как можете да определите атомното тегло на изотоп на въглерода, който има 7 неутрона. В периодичната таблица може да се види, че атомният номер на въглерода е 6, което съвпада с броя на протоните в неговото ядро; тогава атомното тегло на този въглероден изотоп ще бъде сумата от масата на протоните и неутроните, 6 + 7 или 13.

Изчислете среднопретеглената стойност на атомните маси на изотопите на даден елемент

Атомното тегло на даден елемент е среднопретеглената стойност на атомната маса на всички изотопи на елемента; средният тегловен коефициент е естественото изобилие на всеки изотоп. След това е лесно да се изчисли атомното тегло на даден елемент.
Обикновено в тези случаи се предоставя списък на изотопите на елемента с тяхната атомна маса и изотопно изобилие, изразени като част или процент. Процедурата за изчисляване на атомното тегло се състои от умножаване на масата на всеки изотоп по неговото изобилие и добавяне на резултата от тази операция за всички изотопи, които се разглеждат. Ако изотопното изобилие е изразено като процент, трябва да разделите крайния резултат на 100 или да преобразувате процентната стойност в дроб за всеки изотоп.

Например, ако имате проба от въглеродни атоми, съставена от 98% ¹² C и 2% ¹³ C; Какво е атомното тегло на тази проба?

Първо трябва да преобразувате изотопното изобилие от процент във фракция, като разделите всяка стойност на 100. Тогава изотопното изобилие на ¹² C ще бъде 0,98, а това на ¹³ C ще бъде 0,02 (за да проверите изчислението, можете да добавите преобразуваната стойност на изотоп изобилието на всеки изотоп и резултатът трябва да бъде 1; в този случай 0,98 + 0,02 = 1,00).

След това атомната маса на всеки изотоп се умножава по изотопното изобилие на всеки изотоп в пробата:

0,98 x 12 = 11,76
0,02 x 13 = 0,26

И крайната стойност на атомното тегло на въглерода в тази проба се получава чрез добавяне на двете получени стойности:

11,76 + 0,26 = 12,02 g/mol

Може да се види, че полученото атомно тегло е малко по-високо от стойността, намерена в периодичната таблица за елемента въглерод. Каква е причината за тази разлика? Изотопният състав на разглежданата проба е различен от естествения изотопен състав на въглерода, с по-голямо участие от ¹³ C, тъй като полученото атомно тегло е по-голямо от това, получено от периодичната таблица, дори като се вземе предвид, че съставът Natural въглеродът включва нестабилен по-тежък изотоп, като ¹⁴C. Трябва да се има предвид, че атомните тегла, докладвани от периодичната таблица, съответстват на земната кора и атмосферата, но изотопният състав може да е различен в мантията или в земното ядро, или в други планети и спътници като напр. Марс и Луната.

Може да се види, че стойностите на атомното тегло на всеки елемент, докладвани от периодичната таблица, варират леко, тъй като стойностите на изотопната фракция се актуализират постоянно. Някои съвременни периодични таблици включват диапазона на вариация на стойностите на атомното тегло.

Фонтан

ME Wieser Атомни тегла на елементите. Чисто приложение Chem., V.78, pp. 2051, 2006 г.