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원소의 원자량을 알아내는 방법은 여러 가지가 있으며, 사용하는 방법은 가지고 있는 정보에 따라 달라집니다. 그러나 방법을 설명하기 전에 원소의 원자량의 의미를 살펴보겠습니다.
원자 질량은 원자의 양성자, 중성자 및 전자의 질량의 합 이며 원자량은 원자 그룹의 평균 원자 질량입니다 . 전자는 양성자와 중성자보다 훨씬 작은 질량을 가지므로 계산에서 고려되지 않으며 원자 질량은 양성자와 중성자의 질량의 합입니다.
가지고 있는 정보에 따라 원소의 원자량을 알아내는 세 가지 방법이 있습니다. 어느 것을 사용할 것인가? 그것은 원소의 단일 원자를 고려하는지 또는 원소의 동일한 동위 원소의 원자 그룹을 고려하는지, 원소의 자연 샘플을 고려하는지 또는 단순히 표준 값을 알아야 하는지에 따라 다릅니다.
원자량을 찾는 방법
원자량을 찾는 데 사용할 수 있는 방법은 주어진 동위원소, 자연 시료 또는 주어진 동위원소 조성을 포함하는 시료를 고려하는지 여부에 따라 다릅니다.
원소 주기율표에서 원자량 찾아보기
원자량은 원소 기호 아래에서 자주 발견되는 숫자이며 해당 원소에서 자연적으로 발생하는 모든 동위 원소의 원자 질량의 가중 평균입니다.
예를 들어, 탄소의 원자량을 알아야 할 경우 먼저 탄소의 기호인 C를 식별한 다음 주기율표에서 찾습니다. 원자량은 기호 아래에 있는 십진수이며 이 경우 약 12.01입니다. 탄소의 다른 동위원소 원자 질량의 평균이기 때문에 보고된 유효 수치는 다를 수 있습니다.
주기율표에 보고된 원자량 값은 원자 질량 단위 또는 amu이지만 계산 이나 기타 응용 분야에서는 일반적으로 그램/몰(g/mol) 단위의 원자량을 사용합니다. 이 경우 탄소의 원자량은 몰당 12.01그램(g/mol)이 됩니다.
동위 원소의 양성자와 중성자를 추가하십시오.
단일 원자 또는 원소의 동위원소의 원자량을 계산하려면 핵을 구성하는 양성자와 중성자의 질량을 더해야 합니다. 이 경우 적절한 용어는 원자량이 아니라 원자량입니다.
예를 들어, 7개의 중성자를 가진 탄소 동위원소의 원자량을 어떻게 결정할 수 있는지 봅시다. 주기율표에서 탄소의 원자 번호는 6이며 핵의 양성자 수와 일치합니다. 그러면 이 탄소 동위원소의 원자량은 양성자와 중성자 질량의 합, 즉 6 + 7 또는 13이 됩니다.
원소의 동위원소 원자 질량의 가중 평균을 계산합니다.
원소의 원자량은 원소의 모든 동위 원소 원자 질량의 가중 평균입니다. 평균 가중 계수는 각 동위 원소의 자연 존재비입니다. 그러면 원소의 원자량을 쉽게 계산할 수 있습니다.
일반적으로 이러한 경우 원소의 동위원소 목록이 원자량 및 동위원소 풍부도와 함께 제공되며 분수 또는 백분율로 표시됩니다. 원자량을 계산하는 절차는 각 동위원소의 질량에 그 존재비를 곱하고 고려되는 모든 동위원소에 대한 이 연산의 결과를 더하는 것으로 구성됩니다. 동위원소 풍부도가 백분율로 표시되는 경우 최종 결과를 100으로 나누거나 백분율 값을 각 동위원소에 대한 분수로 변환해야 합니다.
예를 들어, 98% 12 C와 2% 13 C 로 구성된 탄소 원자 샘플이 있는 경우 ; 이 샘플의 원자량은 얼마입니까?
먼저 각 값을 100으로 나누어 동위원소 풍부도를 백분율에서 분수로 변환해야 합니다. 그러면 12C 의 동위원소 풍부도는 0.98이 되고 13C의 동위원소 풍부도는 0.02 가 됩니다(계산을 확인하려면 변환된 동위원소 값을 추가할 수 있습니다) 각 동위 원소의 존재비이며 결과는 1이어야 합니다(이 경우 0.98 + 0.02 = 1.00).
그런 다음 각 동위 원소의 원자 질량에 샘플에 있는 각 동위 원소의 동위 원소 존재비를 곱합니다.
0.98 x 12 = 11.76
0.02 x 13 = 0.26
그리고 이 샘플에서 탄소 원자량의 최종 값은 얻은 두 값을 더하여 얻습니다.
11.76 + 0.26 = 12.02g/몰
얻어진 원자량은 원소 탄소에 대한 주기율표에서 발견된 값보다 약간 더 높다는 것을 알 수 있다. 이 차이의 이유는 무엇입니까? 고려된 샘플의 동위원소 조성은 탄소의 자연 동위원소 조성과 다르며, 13C 가 더 많이 포함됩니다. 조성이 천연이라는 점을 고려하더라도 얻은 원자량이 주기율표에서 얻은 것보다 크기 때문입니다. 탄소는 14 와 같은 불안정하고 무거운 동위 원소를 포함합니다.C. 주기율표에 의해 보고된 원자량은 지구의 지각과 대기에 해당하지만 동위원소 구성은 맨틀이나 지구의 핵 또는 다음과 같은 다른 행성과 위성에서 다를 수 있다는 점을 고려해야 합니다. 화성과 달.
주기율표에 기록된 각 원소의 원자량 값은 동위원소 분율 값이 지속적으로 업데이트되기 때문에 조금씩 달라지는 것을 알 수 있다. 일부 현대 주기율표에는 원자량 값의 변동 범위가 포함되어 있습니다.
분수
ME Wieser 원소의 원자량. 순수한 응용 프로그램. Chem., V.78, pp. 2051, 2006 .
