عندما تبحث عن الكتلة الذرية لعنصر ، مثل الكربون ، تذهب إلى الجدول الدوري وتنظر أسفل رمز العنصر. هذه القيمة هي في الواقع متوسط الكتلة الذرية للعنصر. لكن متوسط ماذا؟
تحتوي معظم العناصر التي تحدث بشكل طبيعي على أكثر من نظير واحد. النظائر من عنصر لها كتل مختلفة لأنها تحتوي على أعداد مختلفة من النيوترونات. عند قياس الكتلة الذرية ، يستقر العلماء على استخدام معدل كتلة خليط النظائر الطبيعي.
حساب متوسط الكتلة الذرية
ألقِ نظرة على الكربون: الوفرة الطبيعية للكربون -12 والكربون -13 هي 98.90 في المائة و 1.10 في المائة على التوالي. الكتلة الذرية للكربون 12 هي 12.00000 amu (وحدة الكتلة الذرية) بينما الكتلة الذرية للكربون 13 هي 13.00335 amu.
من أجل حساب متوسط الكتلة الذرية ، يجب أولاً تحويل النسبة المئوية للوفرة إلى الكسور العشرية. يعني أنه عند الجمع معًا ، يجب أن تساوي الوفرة واحدًا. لتحويل النسبة المئوية الوفرة إلى رقم عشري ، اقسم على 100.
الوفرة الجزئية للكربون 12 هي 0.9890 ، والوفرة الجزئية للكربون 13 هي 0.0110.
بعد ذلك ، تضرب الوفرة الكسرية في الكتلة وتجمعها معًا.
وبالتالي،
متوسط الكتلة الذرية للكربون هو 12.01 وحدة دولية. هذا هو الرقم المذكور في الجدول الدوري. من المنطقي أن يكون متوسط الكتلة الذرية أقرب إلى 12 لأن الوفرة الجزئية للكربون 12 أكبر بكثير من الكربون 13.
صيغة متوسط الكتلة الذرية
يمكن تعميم العملية المذكورة أعلاه بالصيغة التالية:
هنا، م هي كتلة نظير معين ، و F هي وفرة كسور. طالما أن جميع قيم F أضف ما يصل إلى واحد ، أنت على ما يرام. هذا فحص جيد للتأكد من أنك تقوم بالحسابات بشكل صحيح.
ألق نظرة على هذا المثال لحساب متوسط الكتلة الذرية للمغنيسيوم. يحتوي الجدول أدناه على معلومات حول النظير والكتلة والوفرة.
| النظائر | كتلة | وفرة |
|---|---|---|
24ملغ |
23.98504 |
78.99% |
25ملغ |
24.98583 |
10.00% |
26ملغ |
25.98259 |
11.01% |
يمكنك الاستفادة من الصيغة أعلاه لإيجاد متوسط الكتلة الذرية.
ابدأ بتحويل النسب المئوية إلى الوفرة الكسرية بقسمة كل رقم على 100. بعد القيام بذلك ، يبدو الجدول كما يلي:
| النظائر | كتلة | وفرة كسور |
|---|---|---|
24ملغ |
23.98504 |
0.7899 |
25ملغ |
24.98583 |
0.1000 |
26ملغ |
25.98259 |
0.1101 |
للتأكد من أنك قمت بالحسابات بشكل صحيح وأن القيم التي لديك صحيحة ، من الجيد التأكد من أن جميع الوفرة الكسرية تصل إلى واحد.
جيد ، إنها تضيف ما يصل إلى واحد. يمكنك متابعة الحساب.
بعد ذلك ، يمكنك إدخال الكتلة والوفرة الكسرية المقابلة في المعادلة الموضحة أعلاه:
ينتج عن وضع القيم من الجدول:
يعني هذا معًا أن متوسط الكتلة الذرية للمغنيسيوم هو:
من المهم جدًا ملاحظة أنه في حين أن متوسط الكتلة الذرية للمغنيسيوم هو 24.31 amu ، ومتوسط الكتلة الذرية للكربون هو 12.01 amu ، فهذه ليست كتلة أي ذرة فردية. على سبيل المثال ، إذا كنت ستلتقط ملف ذرة كربون فردية (ادعي أن هذا ممكن!) فسيكون إما 12.00 amu أو 13.000335 amu. من شأنه ليس يكون 12.01 amu.
بنفس الطريقة عند التقاط أي ذرة مغنيسيوم فردية سيكون إما 23.98504 amu أو 24.98583 amu أو 25.98259 amu. متوسط الكتلة الذرية هو ببساطة وسيلة للعلماء لحساب النظائر المستقرة لعنصر موجود على الأرض. لا يشير إلى كتلة ذرة مفردة ما لم يكن لهذا العنصر نظير ثابت واحد فقط.