Когато търсите атомната маса на даден елемент, да речем въглерод, отивате до периодичната таблица и поглеждате под символа на елемента. Тази стойност всъщност е средната атомна маса на елемента. Но средно какво?
Повечето естествено срещащи се елементи имат повече от един изотоп. Изотопи на елемент имат различни маси, тъй като съдържат различен брой неутрони. Когато измерват атомната маса, учените се съгласяват да използват средно аритметично маса на естествено срещащата се смес от изотопи.
Изчисляване на средната атомна маса
Погледнете въглерода: Естественото изобилие на въглерод-12 и въглерод-13 е съответно 98,90% и 1,10%. Атомната маса на въглерод-12 е 12,00000 amu (атомна единица маса), докато атомната маса на въглерод-13 е 13,00335 amu.
За да се изчисли средната атомна маса, процентното изобилие първо трябва да се преобразува в десетични. Това означава, че когато се съберат, изобилието трябва да се равнява на едно. За да превърнете процентното изобилие в десетичен знак, разделете на 100.
Фракционното изобилие на въглерод-12 е 0,9890, а фракционното изобилие на въглерод-13 е 0,0110.
След това умножавате дробното изобилие по масата и ги събирате заедно.
Така,
Средната атомна маса на въглерода е тази 12.01 amu. Това е числото, отчетено в периодичната таблица. Логично е, че средната атомна маса е по-близо до 12, тъй като фракционното изобилие на въглерод-12 е много повече от въглерод-13.
Формула на средната атомна маса
Горният процес може да бъде обобщен със следната формула:
Тук, м е масата на специфичен изотоп, и е е частичното изобилие. Стига всички стойности на е съберете едно, добре е да тръгнете. Това е добра проверка, за да сте сигурни, че правите математиката правилно.
Погледнете този пример за изчисляване на средната атомна маса на магнезия. Таблицата по-долу съдържа информация за изотопа, масата и изобилието.
| Изотоп | Маса | Изобилие |
|---|---|---|
24Mg |
23.98504 |
78.99% |
25Mg |
24.98583 |
10.00% |
26Mg |
25.98259 |
11.01% |
Можете да използвате формулата по-горе, за да намерите средната атомна маса.
Започнете, като преобразувате процентите във дробно изобилие, като разделите всяко число на 100. След това таблицата изглежда по следния начин:
| Изотоп | Маса | Дробно изобилие |
|---|---|---|
24Mg |
23.98504 |
0.7899 |
25Mg |
24.98583 |
0.1000 |
26Mg |
25.98259 |
0.1101 |
За да сте сигурни, че сте изчислили правилно математиката и че стойностите, които имате, са правилни, добре е да се уверите, че всички дробни изобилия се събират до едно.
Добре, добавя едно. Можете да продължите с изчислението.
След това можете да включите масата и съответното частично изобилие в уравнението, описано по-горе:
Поставянето на стойностите от таблицата дава:
Заедно това означава, че средната атомна маса на Mg е:
Много е важно да се отбележи, че докато средната атомна маса на магнезия е 24,31 amu, а средната атомна маса на въглерода е 12,01 amu, това не е масата на всеки отделен атом. Например, ако трябва да вземете индивидуален въглероден атом (преструвайте се, че е възможно!), тогава ще бъде или 12.00 amu, или 13.000335 amu. Би било не бъде 12.01 amu.
По същия начин, когато вземете всеки отделен магнезиев атом, той ще бъде или 23,98504 amu, 24,98583 amu или 25,98259 amu. Средната атомна маса е просто начин учените да отчетат стабилните изотопи на елемент, който съществува на земята. Той не означава масата на отделен атом, освен ако този елемент има само един стабилен изотоп.