За решаване на изотопни проблеми с изобилието се използват средната атомна маса на дадения елемент и алгебрична формула. Ето как можете да направите този тип проблеми.
Химия на относителното изобилие
Определението за относително изобилие в химията е процентът на определен изотоп, който се среща в природата. Атомната маса, посочена за елемент в периодичната таблица, е средна маса на всички известни изотопи на този елемент.
Не забравяйте, че тъй като броят на неутроните се променя в ядрото, идентичността на елемента остава същата. Промяната в броя на неутроните в ядрото означава изотоп: азот-14 със 7 неутрона и азот-15 с 8 неутрона са два различни изотопа на елемента азот.
За да се решат проблемите с изотопното изобилие, даден проблем ще поиска относително изобилие или масата на определен изотоп.
Стъпка 1: Намерете средната атомна маса
Идентифицирайте атомната маса на елемента от вашия проблем с изотопното изобилие в периодичната таблица. Като пример ще се използва азот: 14,007 amu.
Стъпка 2: Настройте проблема за относителното изобилие
Използвайте следната формула за химически проблеми с относително изобилие:
(M1) (x) + (M2) (1-x) = M (E)
- M1 е масата на един изотоп
- x е относителното изобилие
- М2 е масата на втория изотоп
- M (E) е атомната маса на елемента от периодичната таблица
Примерен проблем: Ако масите на един азотен изотоп, азот-14, е 14.003 amu, а друг изотоп, азот-15, е 15.000 amu, намерете относителното изобилие на изотопите.
Проблемът е да се поиска решение за x, относителното изобилие. Задайте единия изотоп като (M1), а другия като (M2).
- M1 = 14,003 amu (азот-14)
- x = неизвестно относително изобилие
- M2 = 15.000 amu (азот-15)
- М (Е) = 14.007 amu
Когато информацията се постави в уравнението, тя изглежда така:
14,003x + 15,000 (1-x) = 14,007
Защо уравнението може да бъде настроено по този начин: Припомнете си, че сумата от тези два изотопа ще бъде равна на 100 процента от общия азот, открит в природата. Уравнението може да бъде настроено като процент или като десетична запетая.
Като процент, уравнението ще бъде: (x) + (100-x) = 100, където 100 означава общия процент в природата.
Ако зададете уравнението като десетичен знак, това означава, че изобилието ще бъде равно на 1. Тогава уравнението ще стане: x + (1 - x) = 1. Имайте предвид, че това уравнение е ограничено до два изотопа.
Стъпка 3: Решете за x, за да получите относителното изобилие на неизвестния изотоп
Използвайте алгебра за решаване на x. Примерът за азот се прави в стъпките по-долу:
- Първо използвайте разпределителното свойство: 14.003x + 15.000 - 15.000x = 14.007
- Сега комбинирайте като термини: -0,997x = -0,993
- Решете за х, като се гмуркате с -0,997
x = 0,996
Стъпка 4: Намерете процент изобилие
Тъй като x = 0,996, умножете по 100, за да получите проценти: азот-14 е 99,6%.
Тъй като (1-x) = (1 - 0.996) = 0.004, умножете по 100: азотът-15 е 0.4%.
Изобилието на изотопа азот-14 е 99,6 процента, а изотопът на азот-15 изобилие е 0,4 процента.
Изчисляване на относителното изобилие в масова спектроскопия
Ако е даден масов спектър на елемента, относителният процент изотопни изобилия обикновено се представя като вертикална стълбовидна графика. Общата сума може да изглежда така, сякаш надвишава 100 процента, но това е така, защото масовият спектър работи с относителни проценти изотопно изобилие.
Един пример ще направи това ясно. Азотният изотопен модел би показал относително изобилие от 100 за азот-14 и 0,37 за азот-15. За да се реши това, ще бъде създадено съотношение като следното:
(относително изобилие на изотоп в спектъра) / (сбор от всички относителни изотопи в спектър)
азот-14 = (100) / (100 + 0,37) = 0,996 или 99,6%
азот-15 = (0,37) / (100 + 0,37) = 0,004 или 0,4%