Kolme tapaa selvittää atomipaino

On olemassa useampi kuin yksi tapa selvittää elementin atomipaino, ja käyttämäsi menetelmä riippuu käytettävissä olevista tiedoista. Mutta ennen kuin selitämme menetelmiä, katsotaanpa elementin atomipainon merkitys.

Atomimassa on atomin protonien, neutronien ja elektronien massojen summa , ja atomipaino on atomiryhmän keskimääräinen atomimassa . Elektronien massa on paljon pienempi kuin protoneilla ja neutroneilla, joten niitä ei oteta huomioon laskennassa ja atomimassa on tällöin protonien ja neutronien massojen summa. 

On olemassa kolme tapaa selvittää elementin atomipaino käytettävissäsi olevien tietojen mukaan. Kumpaa käyttää? Se riippuu siitä, onko kyseessä yksittäinen alkuaineen atomi vai elementin saman isotoopin atomiryhmä, alkuaineen luonnollinen näytettä vai onko vain tiedettävä standardiarvo.

Kuinka selvittää atomipaino

Menetelmä, jolla voidaan määrittää atomimassa, riippuu siitä, onko kyseessä tietty isotooppi, luonnollinen näytettä vai näytettä, joka sisältää tietyn isotooppikoostumuksen.

Etsi atomipaino alkuaineiden jaksollisesta taulukosta

Atomipaino on luku, joka usein löytyy alkuaineen symbolin alapuolelta, ja se on kyseisen alkuaineen kaikkien luonnossa esiintyvien isotooppien atomimassojen painotettu keskiarvo.

Jos meidän on esimerkiksi tiedettävä hiilen atomipaino, tunnistamme ensin sen symbolin, joka on C, ja etsimme sen sitten jaksollisesta taulukosta. Atomipaino on desimaaliluku, jonka löydämme symbolin alta, ja tässä tapauksessa se on noin 12,01. On huomattava, että koska se on hiilen eri isotooppien atomimassojen keskiarvo, raportoidut merkittävät luvut voivat vaihdella.

Jaksollisessa taulukossa ilmoitettu atomipainoarvo on atomimassayksiköissä tai amu, mutta laskelmissa tai muissa sovelluksissa käytetään yleensä atomipainoa grammoina per mooli (g/mol); tässä tapauksessa hiilen atomipaino olisi 12,01 grammaa per mooli (g/mol).

Lisää isotoopin protonit ja neutronit

Yksittäisen atomin tai alkuaineen isotoopin atomipainon laskemiseksi on lisättävä sen ytimen muodostavien protonien ja neutronien massa, vaikka tässä tapauksessa sopiva termi on atomimassa, ei atomipaino.

Katsotaanpa esimerkiksi, kuinka voit määrittää sellaisen hiilen isotoopin atomipainon, jossa on 7 neutronia. Jaksotaulukosta voidaan nähdä, että hiilen atomiluku on 6, mikä on sama kuin sen ytimessä olevien protonien lukumäärä; silloin tämän hiili-isotoopin atomipaino on protonien ja neutronien massojen summa, 6 + 7 tai 13.

Laske alkuaineen isotooppien atomimassojen painotettu keskiarvo

Alkuaineen atomipaino on alkuaineen kaikkien isotooppien atomimassan painotettu keskiarvo; keskimääräinen painotuskerroin on kunkin isotoopin luonnollinen runsaus. Sitten on helppo laskea alkuaineen atomipaino.
Yleensä näissä tapauksissa annetaan luettelo alkuaineen isotoopeista niiden atomimassalla ja isotooppimäärällä ilmaistuna murto-osana tai prosentteina. Atomipainon laskentamenetelmässä jokaisen isotoopin massa kerrotaan sen runsaudella ja lasketaan yhteen tämän operaation tulos kaikille huomioituille isotoopeille. Jos isotooppimäärä ilmaistaan ​​prosentteina, sinun on jaettava lopputulos 100:lla tai muunnettava prosenttiarvo kunkin isotoopin murto-osaan.

Jos sinulla on esimerkiksi näyte hiiliatomeista, jotka koostuvat 98 %:sta ^12C: sta ja 2 %:sta ^13C :stä; Mikä on tämän näytteen atomipaino?

^{Ensin sinun on muutettava isotooppien runsaus prosentista murto-osaksi jakamalla jokainen arvo 100:lla. Sitten 12} C :n isotooppimääräksi tulee 0,98 ja ¹³ C:n isotooppimääräksi 0,02 (laskennan vahvistamiseksi voit lisätä isotoopin muunnetun arvon kunkin isotoopin runsaus, ja tuloksen tulisi olla 1; tässä tapauksessa 0,98 + 0,02 = 1,00).

Kunkin isotoopin atomimassa kerrotaan sitten kunkin näytteen isotoopin isotooppimäärällä:

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

Ja hiilen atomipainon lopullinen arvo tässä näytteessä saadaan lisäämällä kaksi saatua arvoa:

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

Voidaan nähdä, että saatu atomipaino on hieman suurempi kuin alkuaineen hiilen jaksollisesta taulukosta löytynyt arvo. Mistä tämä ero johtuu? Tarkastelun näytteen isotooppikoostumus eroaa hiilen luonnollisesta isotooppisesta koostumuksesta, jossa on enemmän ¹³ C:tä, koska saatu atomipaino on suurempi kuin jaksollisesta taulukosta saatu atomipaino, vaikka otetaan huomioon, että luonnollinen koostumus. hiili sisältää epästabiilin raskaamman isotoopin, kuten ¹⁴C. On otettava huomioon, että jaksollisen järjestelmän ilmoittamat atomipainot vastaavat maankuorta ja ilmakehää, mutta isotooppikoostumus voi olla erilainen vaipassa tai Maan ytimessä tai muilla planeetoilla ja satelliiteilla, kuten esim. Mars ja Kuu.

Voidaan nähdä, että jaksollisen taulukon raportoimat kunkin alkuaineen atomipainoarvot vaihtelevat hieman, koska isotooppifraktioarvoja päivitetään jatkuvasti. Jotkut nykyaikaiset jaksolliset taulukot sisältävät atomipainoarvojen vaihtelualueen.

Suihkulähde

ME Wieser Alkuaineiden atomipainot. Pure Appl. Chem., V.78, pp. 2051, 2006 .