De tre sätten att ta reda på atomvikten

Det finns mer än ett sätt att ta reda på atomvikten för ett grundämne, och metoden du använder beror på den information du har. Men innan vi förklarar metoderna, låt oss se innebörden av ett elements atomvikt.

Atommassan är summan av massorna av protoner, neutroner och elektroner i en atom, och atomvikten är den genomsnittliga atommassan i en grupp av atomer . Elektroner har en mycket mindre massa än protoner och neutroner, så de tas inte med i beräkningen och atommassan är då summan av massorna av protoner och neutroner. 

Det finns tre sätt att ta reda på atomvikten för ett grundämne, beroende på vilken information du har. Vilken ska man använda? Det beror på om du överväger en enskild atom av ett element eller en grupp av atomer av samma isotop av elementet, ett naturligt prov av elementet, eller helt enkelt behöver veta standardvärdet.

Hur man tar reda på atomvikten

Metoden som kan användas för att hitta atommassan beror på om du överväger en given isotop, ett naturligt prov eller ett prov som innehåller en given isotopsammansättning.

Slå upp atomvikten på grundämnenas periodiska system

Atomvikten är talet som ofta finns under ett elements symbol, och är det viktade medelvärdet av atommassorna för alla naturligt förekommande isotoper av det elementet.

Om vi ​​till exempel behöver veta kolets atomvikt identifierar vi först dess symbol, som är C, och slår sedan upp det i det periodiska systemet. Atomvikten är det decimaltal som vi hittar under symbolen, och i det här fallet är det ungefär 12,01. Det bör noteras att eftersom det är ett genomsnitt av atommassorna för de olika isotoper av kol, kan de signifikanta siffrorna som rapporteras variera.

Atomviktsvärdet som anges i ett periodiskt system är i atommassaenheter, eller amu, men för beräkningar eller andra tillämpningar används vanligtvis atomvikten i enheter av gram per mol (g/mol); i detta fall skulle atomvikten för kol vara 12,01 gram per mol (g/mol).

Lägg till protonerna och neutronerna i en isotop

För att beräkna atomvikten för en enskild atom eller en isotop av ett grundämne måste massan av protonerna och neutronerna som utgör dess kärna läggas till, även om den lämpliga termen i detta fall är atommassa och inte atomvikt.

Låt oss till exempel se hur du kan bestämma atomvikten för en isotop av kol som har 7 neutroner. I det periodiska systemet kan man se att kolets atomnummer är 6, vilket sammanfaller med antalet protoner i dess kärna; då kommer atomvikten för denna kolisotop att vara summan av massan av protoner och neutroner, 6 + 7 eller 13.

Beräkna det vägda medelvärdet av atommassorna för ett elements isotoper

Atomvikten för ett grundämne är det vägda medelvärdet av atommassan för alla isotoper av elementet; den genomsnittliga viktningsfaktorn är den naturliga förekomsten av varje isotop. Det är då lätt att beräkna atomvikten för ett grundämne.
Vanligtvis tillhandahålls i dessa fall en lista över elementets isotoper med deras atommassa och isotopförekomst, uttryckt som en bråkdel eller procent. Proceduren för att beräkna atomvikten består av att multiplicera massan av varje isotop med dess överflöd och addera resultatet av denna operation för alla isotoper som beaktas. Om isotopförekomsten uttrycks i procent, måste du dividera slutresultatet med 100, eller omvandla procentvärdet till en bråkdel för varje isotop.

Till exempel, om du har ett prov av kolatomer som består av 98 % ¹² C och 2 % ¹³ C; Vad är atomvikten för detta prov?

Först måste du konvertera isotopförekomsten från procent till bråkdel genom att dividera varje värde med 100. Sedan blir isotopförekomsten av ^{12 C 0,98 och den för 13} C blir 0,02 (för att verifiera beräkningen kan du lägga till det konverterade värdet för isotop förekomsten av varje isotop, och resultatet bör vara 1; i detta fall 0,98 + 0,02 = 1,00).

Atommassan för varje isotop multipliceras sedan med den isotopiska förekomsten av varje isotop i provet:

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

Och det slutliga värdet på atomvikten av kol i detta prov erhålls genom att lägga till de två erhållna värdena:

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

Det kan ses att den erhållna atomvikten är något högre än värdet som finns i det periodiska systemet för grundämnet kol. Vad är anledningen till denna skillnad? Den isotopiska sammansättningen av provet som beaktades skiljer sig från den naturliga isotopsammansättningen av kol, med ett större deltagande av ¹³ C, eftersom den erhållna atomvikten är större än den som erhålls från det periodiska systemet, även med hänsyn till att sammansättningen Natural kol innehåller en instabil tyngre isotop, såsom ¹⁴C. Man måste ta hänsyn till att de atomvikter som rapporteras av det periodiska systemet motsvarar jordskorpan och atmosfären, men isotopsammansättningen kan vara annorlunda i manteln eller i jordens kärna, eller i andra planeter och satelliter som t.ex. Mars och månen.

Det kan ses att atomviktsvärdena för varje element som rapporteras av det periodiska systemet varierar något eftersom isotopfraktionsvärdena ständigt uppdateras. Vissa moderna periodiska tabeller inkluderar variationsområdet för atomviktsvärden.

Fontän

ME Wieser atomvikter av elementen. Ren appl. Chem., V.78, sid. 2051, 2006 .