كيفية حساب النسبة المئوية للوفرة في النظير

لحل مسائل الوفرة النظيرية ، يتم استخدام متوسط ​​الكتلة الذرية للعنصر المعطى والمعادلة الجبرية. إليك كيف يمكنك حل هذه الأنواع من المشاكل.

تعريف الوفرة النسبية في الكيمياء هو النسبة المئوية لنظير معين يحدث في الطبيعة. الكتلة الذرية المدرجة لعنصر في الجدول الدوري هي متوسط ​​كتلة جميع النظائر المعروفة لهذا العنصر.

تذكر أنه مع تغير عدد النيوترونات داخل النواة ، تظل هوية العنصر كما هي. يشير التغيير في عدد النيوترونات في النواة إلى أن النظير: النيتروجين -14 ، مع 7 نيوترونات ، والنيتروجين -15 ، مع 8 نيوترونات ، هما نظيران مختلفان لعنصر النيتروجين.

لحل مشاكل الوفرة النظيرية ، تتطلب مشكلة معينة الوفرة النسبية أو كتلة نظير معين.

حدد الكتلة الذرية للعنصر من مشكلة الوفرة النظيرية في الجدول الدوري. سيتم استخدام النيتروجين كمثال: 14.007 amu.

استخدم الصيغة التالية لحل مسائل الوفرة النسبية في الكيمياء:

(M1) (x) + (M2) (1-x) = M (E)

• M1 هي كتلة أحد النظائر
• x هي الوفرة النسبية
• M2 هي كتلة النظير الثاني
• M (E) هي الكتلة الذرية للعنصر من الجدول الدوري

مثال مشكلة: إذا كانت كتل أحد نظائر النيتروجين ، النيتروجين -14 ، تساوي 14.003 وحدة دولية ، والنظير الآخر ، النيتروجين -15 ، يساوي 15000 وحدة دولية ، فأوجد الوفرة النسبية للنظائر.

تتطلب المسألة إيجاد قيمة x ، وهي الوفرة النسبية. عيّن أحد النظائر كـ (M1) والآخر كـ (M2).

• M1 = 14.003 وحدة دولية (نيتروجين -14)
• س = الوفرة النسبية غير المعروفة
• M2 = 15.000 amu (نيتروجين -15)
• م (هـ) = 14.007 وحدة دولية

عندما يتم وضع المعلومات في المعادلة ، فإنها تبدو كما يلي:

14.003 س + 15.000 (1-س) = 14.007

لماذا يمكن إعداد المعادلة بهذه الطريقة: تذكر أن مجموع هذين النظيرين سيساوي 100٪ من إجمالي النيتروجين الموجود في الطبيعة. يمكن إعداد المعادلة في صورة نسبة مئوية أو عدد عشري.

كنسبة مئوية ، ستكون المعادلة: (س) + (100-س) = 100 ، حيث يعين 100 النسبة المئوية الإجمالية في الطبيعة.

إذا قمت بتعيين المعادلة على أنها عدد عشري ، فهذا يعني أن الوفرة ستكون مساوية لـ 1. ستصبح المعادلة بعد ذلك: x + (1 - x) = 1. لاحظ أن هذه المعادلة تقتصر على نظيرين.

استخدم الجبر لإيجاد قيمة x. تم عمل مثال النيتروجين في الخطوات أدناه:

1. أولاً ، استخدم خاصية التوزيع: 14.003x + 15.000 - 15.000x = 14.007
2. الآن ادمج المصطلحات المتشابهة: -0.997x = -0.993
3. حل من أجل x بالغوص بمقدار -0.997
   

س = 0.996

بما أن x = 0.996 ، اضرب في 100 لتحصل على النسبة المئوية: nitrogen-14 يساوي 99.6٪.

بما أن (1-x) = (1 - 0.996) = 0.004 ، اضرب في 100: nitrogen-15 يساوي 0.4٪.

تبلغ وفرة نظير النيتروجين -14 99.6 في المائة ، ووفرة نظير النيتروجين -15 تبلغ 0.4 في المائة.

إذا تم إعطاء الطيف الكتلي للعنصر ، فإن النسبة المئوية النسبية لوفرة النظائر تُعرض عادةً على شكل رسم بياني شريطي عمودي. قد يبدو المجموع كما لو أنه يتجاوز 100 في المائة ، ولكن هذا لأن الطيف الكتلي يعمل مع النسبة المئوية لوفرة النظائر.

مثال سيجعله واضحا. سيُظهر نمط نظائر النيتروجين وفرة نسبية 100 للنيتروجين -14 و 0.37 للنيتروجين -15. لحل هذه المشكلة ، سيتم إنشاء نسبة مثل ما يلي:

(الوفرة النسبية للنظير على الطيف) / (مجموع كل وفرة النظائر النسبية على الطيف)

نيتروجين -14 = (100) / (100 + 0.37) = 0.996 أو 99.6٪

نيتروجين -15 = (0.37) / (100 + 0.37) = 0.004 أو 0.4٪