Atom ağırlığını bulmanın üç yolu

Bir elementin atom ağırlığını bulmanın birden fazla yolu vardır ve kullanacağınız yöntem sahip olduğunuz bilgilere bağlı olacaktır. Ancak yöntemleri açıklamadan önce, bir elementin atom ağırlığının anlamını görelim.

Atom kütlesi, bir atomdaki protonların, nötronların ve elektronların kütlelerinin toplamıdır ve atom ağırlığı, bir atom grubundaki ortalama atom kütlesidir . Elektronlar, proton ve nötronlardan çok daha küçük bir kütleye sahiptir, bu nedenle hesaplamada dikkate alınmazlar ve o zaman atomik kütle, proton ve nötron kütlelerinin toplamıdır. 

Sahip olduğunuz bilgilere bağlı olarak bir elementin atom ağırlığını bulmanın üç yolu vardır. Hangisini kullanmalı? Bu, bir elementin tek bir atomunu mu yoksa elementin aynı izotopunun bir atom grubunu mu, elementin doğal bir örneğini mi yoksa sadece standart değeri bilmeniz gerekip gerekmediğine bağlıdır.

Atom ağırlığı nasıl bulunur

Atom kütlesini bulmak için kullanılabilecek yöntem, belirli bir izotopu, doğal bir örneği veya belirli bir izotopik bileşimi içeren bir örneği dikkate alıp almadığınıza bağlıdır.

Elementlerin periyodik tablosunda atom ağırlığına bakın

Atom ağırlığı, bir elementin sembolünün altında sıklıkla bulunan sayıdır ve o elementin doğal olarak oluşan tüm izotoplarının atomik kütlelerinin ağırlıklı ortalamasıdır.

Örneğin, karbonun atom ağırlığını bilmemiz gerekiyorsa, önce sembolü olan C’yi belirler ve ardından periyodik tabloda ararız. Atom ağırlığı, sembolün altında bulduğumuz ondalık sayıdır ve bu durumda yaklaşık olarak 12.01’dir. Farklı karbon izotoplarının atomik kütlelerinin bir ortalaması olduğundan, bildirilen önemli rakamların değişebileceğine dikkat edilmelidir.

Periyodik bir tabloda bildirilen atomik ağırlık değeri , atomik kütle birimleri veya amu cinsindendir, ancak hesaplamalar veya diğer uygulamalar için genellikle mol başına gram (g/mol) cinsinden atom ağırlığı kullanılır; bu durumda karbonun atomik ağırlığı mol başına 12.01 gram (g/mol) olacaktır.

Bir izotopun protonlarını ve nötronlarını toplayın

Tek bir atomun veya bir elementin izotopunun atom ağırlığını hesaplamak için, çekirdeğini oluşturan protonların ve nötronların kütlesi eklenmelidir, ancak bu durumda uygun terim atom ağırlığı değil, atomik kütledir.

Örneğin, 7 nötronu olan bir karbon izotopunun atom ağırlığını nasıl belirleyebileceğinizi görelim. Periyodik tabloda, karbonun atom numarasının, çekirdeğindeki proton sayısına denk gelen 6 olduğu görülebilir; o zaman bu karbon izotopunun atom ağırlığı, proton ve nötronların kütlelerinin toplamı, 6 + 7 veya 13 olacaktır.

Bir elementin izotoplarının atomik kütlelerinin ağırlıklı ortalamasını hesaplayın

Bir elementin atom ağırlığı, elementin tüm izotoplarının atom kütlesinin ağırlıklı ortalamasıdır; ortalama ağırlık faktörü, her bir izotopun doğal bolluğudur. Böylece bir elementin atom ağırlığını hesaplamak kolaydır.
Genellikle bu durumlarda, elementin izotoplarının bir listesi, atomik kütleleri ve izotopik bolluklarıyla birlikte, kesir veya yüzde olarak ifade edilir. Atom ağırlığını hesaplama prosedürü, her bir izotopun kütlesini bolluğuyla çarpmaktan ve bu işlemin sonucunu dikkate alınan tüm izotoplar için eklemekten oluşur. İzotopik bolluk yüzde olarak ifade edilirse, nihai sonucu 100’e bölmeniz veya yüzde değerini her izotop için bir kesre dönüştürmeniz gerekir.

Örneğin, %98 ^12C ve %2 ^13C’den oluşan bir karbon atomu örneğiniz varsa ; Bu numunenin atom ağırlığı nedir?

Öncelikle, her değeri 100’e bölerek izotopik bolluğu yüzdeden kesre dönüştürmeniz gerekir. Ardından ¹² C’nin izotopik bolluğu 0,98 ve ¹³ C’nin izotopik bolluğu 0,02 olacaktır (hesabı doğrulamak için izotopik izotopun dönüştürülmüş değerini ekleyebilirsiniz). bolluğu ve sonuç 1 olmalıdır; bu durumda 0.98 + 0.02 = 1.00).

Her bir izotopun atomik kütlesi daha sonra numunedeki her bir izotopun izotop bolluğu ile çarpılır:

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

Ve bu numunedeki karbonun atom ağırlığının nihai değeri, elde edilen iki değerin eklenmesiyle elde edilir:

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

Elde edilen atom ağırlığının karbon elementi için periyodik tabloda bulunan değerden biraz daha yüksek olduğu görülmektedir. Bu farkın sebebi nedir? ^{Ele alınan numunenin izotopik bileşimi, karbonun doğal izotopik bileşiminden farklıdır ve 13} C’nin daha fazla katılımıyla, çünkü elde edilen atom ağırlığı periyodik tablodan elde edilenden daha fazladır, bileşimin Doğal olduğu dikkate alınsa bile karbon, ¹⁴ gibi kararsız daha ağır bir izotop içerirC. Periyodik tablo tarafından bildirilen atom ağırlıklarının Yerkabuğuna ve atmosfere karşılık geldiği dikkate alınmalıdır, ancak izotopik bileşim mantoda veya Dünya’nın çekirdeğinde veya diğer gezegenlerde ve uydularda farklı olabilir. Mars ve Ay.

Periyodik tablo tarafından bildirilen her bir elementin atom ağırlığı değerlerinin, izotopik fraksiyon değerlerinin sürekli güncellenmesi nedeniyle biraz değiştiği görülebilir. Bazı modern periyodik tablolar, atom ağırlığı değerlerinin değişim aralığını içerir.

Çeşme

ME Wieser Elementlerin Atom Ağırlıkları. Saf Uygulama Chem., V.78, s. 2051, 2006 .