كيفية البحث عن الوفرة الجزئية للنظير

يحتوي كل عنصر في الجدول الدوري على عدد فريد من البروتونات موجبة الشحنة في نواته ، ولكن يمكن أن يختلف عدد النيوترونات التي ليس لها شحنة. ذرات عنصر بأعداد مختلفة من النيوترونات هي نظائر لهذا العنصر. تحتوي جميع العناصر باستثناء 20 عنصرًا على أكثر من نظير موجود بشكل طبيعي ، وتحتوي بعض العناصر على العديد منها. Tin (Sn) ، مع 10 نظائر طبيعية ، هو الفائز في هذه الفئة. النيوترونات لها نفس كتلة البروتونات ، لذا فإن النظائر المختلفة لها كتل ذرية مختلفة ، وكتلة ذرية وزن عنصر مدرج في الجدول الدوري هو متوسط ​​كل نظير مضروبًا فيه وفرة.

الوزن الذري = ∑ (الكتلة الذرية x الوفرة النسبية)

من الممكن حساب الوفرة الجزئية رياضيًا للعناصر ذات النظيرين بناءً على الكتل الذرية للنظائر ، لكنك تحتاج إلى تقنيات معملية للعناصر التي تحتوي على أكثر من نظيرين.

TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)

إذا كان للعنصر نظيرين ، فيمكنك إيجاد وفرة الكسور باستخدام الرياضيات. خلاف ذلك ، فأنت بحاجة إلى مطياف الكتلة.

ضع في اعتبارك عنصرًا له نظيران للكتلة m₁ وم₂. يجب أن تضيف وفرة الكسور الخاصة بهم إلى يساوي 1 ، لذلك إذا كانت وفرة الأول هي x ، فإن وفرة الثانية هي 1 - x. هذا يعنى

الوزن الذري = م₁س + م₂(1 - س).

تبسيط وحل من أجل x:

س = (الوزن الذري - م₂) ÷ (م₁ - م₂)

الكمية x هي الوفرة الجزئية للنظير ذي الكتلة m₁.

يحتوي الكلور على نظيرين طبيعيين: ³⁵Cl ، بكتلة 34.9689 amu (من وحدات الكتلة الذرية) و ³⁷Cl ، بكتلة 36.9659 amu. إذا كان الوزن الذري للكلور 35.46 amu ، فما الكميات الجزئية لكل نظير؟

لنفترض أن x هي الوفرة الكسرية لـ ³⁵Cl. وفقًا للمعادلة أعلاه ، إذا تركنا كتلة ³⁵Cl ب م₁ وذلك من ³⁷Cl ب م₂، نحن نحصل:

س = (35.46 - 36.9659) ÷ (34.9689 - 36.9659) = 0.5911 / 1.997 = -1.5059 / -1.997 = 0.756

وفرة كسور ³⁵Cl هو 0.756 وذلك من ³⁷Cl هو 0.244.

يحدد العلماء الوفرة النسبية للعناصر التي تحتوي على أكثر من نظيرين في المختبر باستخدام تقنية تسمى قياس الطيف الكتلي. يبخرون عينة تحتوي على العنصر ويقذفونها بإلكترونات عالية الطاقة. هذا يشحن الجسيمات التي يتم توجيهها من خلال مجال مغناطيسي ينحرف عنها. تنحرف النظائر الثقيلة أكثر من نظائرها الأخف. يقيس مقياس الطيف نسبة الكتلة إلى الشحن لكل نظير يكتشفه بالإضافة إلى قياس أرقام كل منها وعرضها كسلسلة من الخطوط ، تسمى الطيف. يشبه الطيف الرسم البياني الشريطي الذي يرسم نسبة الكتلة إلى الشحن مقابل الوفرة النسبية.