Οι τρεις τρόποι για να μάθετε το ατομικό βάρος

Υπάρχουν περισσότεροι από ένας τρόποι για να μάθετε το ατομικό βάρος ενός στοιχείου και η μέθοδος που θα χρησιμοποιήσετε θα εξαρτηθεί από τις πληροφορίες που έχετε. Πριν όμως εξηγήσουμε τις μεθόδους, ας δούμε την έννοια του ατομικού βάρους ενός στοιχείου.

Η ατομική μάζα είναι το άθροισμα των μαζών των πρωτονίων, των νετρονίων και των ηλεκτρονίων σε ένα άτομο και το ατομικό βάρος είναι η μέση ατομική μάζα σε μια ομάδα ατόμων . Τα ηλεκτρόνια έχουν πολύ μικρότερη μάζα από τα πρωτόνια και τα νετρόνια, επομένως δεν λαμβάνονται υπόψη στον υπολογισμό και η ατομική μάζα είναι τότε το άθροισμα των μαζών των πρωτονίων και των νετρονίων. 

Υπάρχουν τρεις τρόποι για να μάθετε το ατομικό βάρος ενός στοιχείου, ανάλογα με τις πληροφορίες που έχετε. Ποιο να χρησιμοποιήσω; Εξαρτάται από το αν εξετάζετε ένα μεμονωμένο άτομο ενός στοιχείου ή μια ομάδα ατόμων του ίδιου ισοτόπου του στοιχείου, ένα φυσικό δείγμα του στοιχείου ή απλά πρέπει να γνωρίζετε την τυπική τιμή.

Πώς να μάθετε το ατομικό βάρος

Η μέθοδος που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εύρεση της ατομικής μάζας εξαρτάται από το εάν εξετάζετε ένα δεδομένο ισότοπο, ένα φυσικό δείγμα ή ένα δείγμα που περιέχει μια δεδομένη ισοτοπική σύνθεση.

Αναζητήστε το ατομικό βάρος στον περιοδικό πίνακα των στοιχείων

Το ατομικό βάρος είναι ο αριθμός που βρίσκεται συχνά κάτω από το σύμβολο ενός στοιχείου και είναι ο σταθμισμένος μέσος όρος των ατομικών μαζών όλων των φυσικών ισοτόπων αυτού του στοιχείου.

Για παράδειγμα, αν χρειάζεται να μάθουμε το ατομικό βάρος του άνθρακα, προσδιορίζουμε πρώτα το σύμβολό του, που είναι το C, και μετά το αναζητούμε στον περιοδικό πίνακα. Το ατομικό βάρος είναι ο δεκαδικός αριθμός που βρίσκουμε κάτω από το σύμβολο και σε αυτή την περίπτωση είναι περίπου 12,01. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι, δεδομένου ότι είναι ένας μέσος όρος των ατομικών μαζών των διαφορετικών ισοτόπων άνθρακα, τα σημαντικά στοιχεία που αναφέρονται ενδέχεται να ποικίλλουν.

Η τιμή ατομικού βάρους που αναφέρεται σε έναν περιοδικό πίνακα είναι σε μονάδες ατομικής μάζας ή amu, αλλά για υπολογισμούς ή άλλες εφαρμογές χρησιμοποιείται γενικά το ατομικό βάρος σε μονάδες γραμμαρίων ανά mol (g/mol). Στην περίπτωση αυτή το ατομικό βάρος του άνθρακα θα ήταν 12,01 γραμμάρια ανά mole (g/mol).

Προσθέστε τα πρωτόνια και τα νετρόνια ενός ισοτόπου

Για να υπολογιστεί το ατομικό βάρος ενός μόνο ατόμου ή ενός ισοτόπου ενός στοιχείου, πρέπει να προστεθεί η μάζα των πρωτονίων και των νετρονίων που αποτελούν τον πυρήνα του, αν και στην περίπτωση αυτή ο κατάλληλος όρος είναι ατομική μάζα και όχι ατομικό βάρος.

Για παράδειγμα, ας δούμε πώς μπορείτε να προσδιορίσετε το ατομικό βάρος ενός ισοτόπου άνθρακα που έχει 7 νετρόνια. Στον περιοδικό πίνακα φαίνεται ότι ο ατομικός αριθμός του άνθρακα είναι 6, που συμπίπτει με τον αριθμό των πρωτονίων στον πυρήνα του. τότε το ατομικό βάρος αυτού του ισοτόπου άνθρακα θα είναι το άθροισμα της μάζας των πρωτονίων και των νετρονίων, 6 + 7 ή 13.

Να υπολογίσετε τον σταθμισμένο μέσο όρο των ατομικών μαζών των ισοτόπων ενός στοιχείου

Το ατομικό βάρος ενός στοιχείου είναι ο σταθμισμένος μέσος όρος της ατομικής μάζας όλων των ισοτόπων του στοιχείου. ο μέσος συντελεστής στάθμισης είναι η φυσική αφθονία κάθε ισοτόπου. Στη συνέχεια, είναι εύκολο να υπολογιστεί το ατομικό βάρος ενός στοιχείου.
Συνήθως σε αυτές τις περιπτώσεις παρέχεται μια λίστα με τα ισότοπα του στοιχείου με την ατομική τους μάζα και την ισοτοπική τους αφθονία, εκφρασμένα ως κλάσμα ή ποσοστό. Η διαδικασία για τον υπολογισμό του ατομικού βάρους αποτελείται από τον πολλαπλασιασμό της μάζας κάθε ισοτόπου με την αφθονία του και την προσθήκη του αποτελέσματος αυτής της πράξης για όλα τα ισότοπα που εξετάζονται. Εάν η πληθώρα των ισοτόπων εκφράζεται ως ποσοστό, πρέπει να διαιρέσετε το τελικό αποτέλεσμα με το 100 ή να μετατρέψετε την ποσοστιαία τιμή σε ένα κλάσμα για κάθε ισότοπο.

Για παράδειγμα, εάν έχετε ένα δείγμα ατόμων άνθρακα που αποτελείται από 98% ¹² C και 2% ¹³ C. Ποιο είναι το ατομικό βάρος αυτού του δείγματος;

Πρώτα πρέπει να μετατρέψετε την ισοτοπική αφθονία από ποσοστό σε κλάσμα διαιρώντας κάθε τιμή με το 100. Στη συνέχεια, η ισοτοπική αφθονία των ¹² C θα είναι 0,98 και αυτή των ¹³ C θα είναι 0,02 (για να επαληθεύσετε τον υπολογισμό, μπορείτε να προσθέσετε την τιμή μετατροπής του ισοτόπου αφθονία κάθε ισοτόπου και το αποτέλεσμα θα πρέπει να είναι 1· σε αυτήν την περίπτωση 0,98 + 0,02 = 1,00).

Στη συνέχεια, η ατομική μάζα κάθε ισοτόπου πολλαπλασιάζεται με την ισοτοπική αφθονία κάθε ισοτόπου στο δείγμα:

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

Και η τελική τιμή του ατομικού βάρους του άνθρακα σε αυτό το δείγμα λαμβάνεται με την προσθήκη των δύο τιμών που λαμβάνονται:

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

Μπορεί να φανεί ότι το ατομικό βάρος που προκύπτει είναι ελαφρώς υψηλότερο από την τιμή που βρέθηκε στον περιοδικό πίνακα για το στοιχείο άνθρακας. Ποιος είναι ο λόγος αυτής της διαφοράς; Η ισοτοπική σύνθεση του δείγματος που εξετάστηκε είναι διαφορετική από τη φυσική ισοτοπική σύνθεση του άνθρακα, με μεγαλύτερη συμμετοχή ¹³ C, καθώς το ατομικό βάρος που προκύπτει είναι μεγαλύτερο από αυτό που προκύπτει από τον περιοδικό πίνακα, ακόμη και αν ληφθεί υπόψη ότι η σύνθεση Φυσικό Ο άνθρακας περιλαμβάνει ένα ασταθές βαρύτερο ισότοπο, όπως το ¹⁴Γ. Πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι τα ατομικά βάρη που αναφέρονται από τον περιοδικό πίνακα αντιστοιχούν στον γήινο φλοιό και την ατμόσφαιρα, αλλά η ισοτοπική σύνθεση μπορεί να είναι διαφορετική στον μανδύα ή στον πυρήνα της Γης ή σε άλλους πλανήτες και δορυφόρους όπως π.χ. Άρης και Σελήνη.

Μπορεί να φανεί ότι οι τιμές ατομικού βάρους κάθε στοιχείου που αναφέρεται από τον περιοδικό πίνακα ποικίλλουν ελαφρώς επειδή οι τιμές ισοτοπικού κλάσματος ενημερώνονται συνεχώς. Μερικοί σύγχρονοι περιοδικοί πίνακες περιλαμβάνουν το εύρος διακύμανσης των τιμών ατομικού βάρους.

Κρήνη

ME Wieser Ατομικά Βάρη των στοιχείων. Pure Appl. Chem., V.78, pp. 2051, 2006 .