Cele trei moduri de a afla greutatea atomică

Există mai multe modalități de a afla greutatea atomică a unui element, iar metoda pe care o utilizați va depinde de informațiile pe care le aveți. Dar înainte de a explica metodele, să vedem semnificația greutății atomice a unui element.

Masa atomică este suma maselor protonilor, neutronilor și electronilor dintr-un atom , iar greutatea atomică este masa atomică medie dintr-un grup de atomi . Electronii au o masă mult mai mică decât protonii și neutronii, deci nu sunt luați în considerare în calcul, iar masa atomică este atunci suma maselor de protoni și neutroni. 

Există trei moduri de a afla greutatea atomică a unui element, în funcție de informațiile pe care le deții. Pe care să-l folosești? Depinde dacă luați în considerare un singur atom al unui element sau un grup de atomi ai aceluiași izotop al elementului, o probă naturală a elementului sau pur și simplu trebuie să cunoașteți valoarea standard.

Cum să aflați greutatea atomică

Metoda care poate fi utilizată pentru a găsi masa atomică depinde dacă luați în considerare un anumit izotop, o probă naturală sau o probă care conține o compoziție izotopică dată.

Căutați greutatea atomică pe tabelul periodic al elementelor

Greutatea atomică este numărul care se găsește frecvent sub simbolul unui element și este media ponderată a maselor atomice ale tuturor izotopilor acelui element natural.

De exemplu, dacă trebuie să cunoaștem greutatea atomică a carbonului, mai întâi identificăm simbolul acestuia, care este C, apoi îl căutăm în tabelul periodic. Greutatea atomică este numărul zecimal pe care îl găsim sub simbol, iar în acest caz este aproximativ 12,01. Trebuie remarcat faptul că, deoarece este o medie a maselor atomice ale diferiților izotopi de carbon, cifrele semnificative raportate pot varia.

Valoarea greutății atomice raportată într-un tabel periodic este în unități de masă atomică, sau amu, dar pentru calcule sau alte aplicații se utilizează în general greutatea atomică în unități de grame pe mol (g/mol); în acest caz greutatea atomică a carbonului ar fi de 12,01 grame pe mol (g/mol).

Adăugați protonii și neutronii unui izotop

Pentru a calcula greutatea atomică a unui singur atom sau a unui izotop al unui element, trebuie adăugată masa protonilor și neutronilor care alcătuiesc nucleul acestuia, deși în acest caz termenul potrivit este masa atomică, și nu greutatea atomică.

De exemplu, să vedem cum puteți determina greutatea atomică a unui izotop de carbon care are 7 neutroni. În tabelul periodic se poate observa că numărul atomic al carbonului este 6, ceea ce coincide cu numărul de protoni din nucleul său; atunci greutatea atomică a acestui izotop de carbon va fi suma masei protonilor și neutronilor, 6 + 7 sau 13.

Calculați media ponderată a maselor atomice ale izotopilor unui element

Greutatea atomică a unui element este media ponderată a masei atomice a tuturor izotopilor elementului; factorul de ponderare mediu este abundența naturală a fiecărui izotop. Apoi este ușor de calculat greutatea atomică a unui element.
De obicei, în aceste cazuri este furnizată o listă a izotopilor elementului cu masa lor atomică și abundența izotopică, exprimată ca fracție sau procent. Procedura de calculare a greutății atomice constă în înmulțirea masei fiecărui izotop cu abundența sa și în adăugarea rezultatului acestei operații pentru toți izotopii care sunt considerați. Dacă abundența izotopică este exprimată ca procent, trebuie să împărțiți rezultatul final la 100 sau să convertiți valoarea procentuală într-o fracțiune pentru fiecare izotop.

De exemplu, dacă aveți o probă de atomi de carbon compusă din 98% ¹² C și 2% ¹³ C; Care este greutatea atomică a acestei probe?

Mai întâi trebuie să convertiți abundența izotopică din procent în fracție, împărțind fiecare valoare la 100. Apoi abundența izotopică a lui ¹² C va fi 0,98 și cea a lui ¹³ C va fi 0,02 (pentru a verifica calculul puteți adăuga valoarea convertită a izotopului). abundența fiecărui izotop, iar rezultatul ar trebui să fie 1; în acest caz 0,98 + 0,02 = 1,00).

Masa atomică a fiecărui izotop este apoi înmulțită cu abundența izotopică a fiecărui izotop din probă:

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

Și valoarea finală a greutății atomice a carbonului din această probă se obține prin adăugarea celor două valori obținute:

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

Se poate observa că greutatea atomică obținută este puțin mai mare decât valoarea găsită în tabelul periodic pentru elementul carbon. Care este motivul acestei diferențe? Compoziția izotopică a probei luate în considerare este diferită de compoziția izotopică naturală a carbonului, cu o participare mai mare de ¹³ C, deoarece greutatea atomică obținută este mai mare decât cea obținută din tabelul periodic, chiar și ținând cont că compoziția Naturală carbonul include un izotop mai greu instabil, cum ar fi ¹⁴C. Trebuie avut în vedere faptul că greutățile atomice raportate de tabelul periodic corespund scoarței terestre și atmosferei, dar compoziția izotopică poate fi diferită în manta sau în miezul Pământului, sau în alte planete și sateliți precum Marte și Luna.

Se poate observa că valorile greutății atomice ale fiecărui element raportate de tabelul periodic variază ușor, deoarece valorile fracțiilor izotopice sunt actualizate în mod constant. Unele tabele periodice moderne includ intervalul de variație a valorilor greutății atomice.

Fântână

ME Wieser Greutățile atomice ale elementelor. Pure Appl. Chim., V.78, pp. 2051, 2006 .