Sådan beregnes procentvise overflader

Atomkerner indeholder kun protoner og neutroner, og hver af disse har pr. Definition en masse på ca. 1 atommasseenhed (amu). Atomvægten for hvert element - som ikke inkluderer vægten af ​​elektroner, der betragtes som ubetydelig - bør derfor være et helt tal. En hurtig gennemgang af det periodiske system viser imidlertid, at atomvægten for de fleste grundstoffer indeholder en decimalbrøk. Dette skyldes, at den anførte vægt for hvert element er et gennemsnit af alle de naturligt forekommende isotoper af dette element. En hurtig beregning kan bestemme den procentvise overflod af hver isotop af et element, forudsat at du kender isotopernes atomvægt. Fordi forskere nøjagtigt har målt vægten af ​​disse isotoper, ved de, at vægtene varierer lidt fra integrerede tal. Medmindre der er behov for en høj grad af nøjagtighed, kan du ignorere disse små brøkforskelle, når du beregner overflodsprocenter.

TL; DR (for lang; Har ikke læst)

Du kan beregne den procentvise mængde isotoper i en prøve af et element med mere end en isotop, så længe overfloderne på to eller færre er ukendte.

Elementerne er anført i det periodiske system i henhold til antallet af protoner i deres kerner. Kerner indeholder dog også neutroner, og afhængigt af elementet kan der være nogen, en, to, tre eller flere neutroner i kernen. Brint (H) har for eksempel tre isotoper. Kernen i ¹H er intet andet end en proton, men kernen af ​​deuterium (²H) indeholder en neutron og tritium (³H) indeholder to neutroner. Seks isotoper af calcium (Ca) forekommer i naturen, og for tin (Sn) er antallet 10. Isotoper kan være ustabile, og nogle er radioaktive. Ingen af ​​de grundstoffer, der forekommer efter uran (U), som er 92. i det periodiske system, har mere end en naturlig isotop.

Hvis et element har to isotoper, kan du let oprette en ligning for at bestemme den relative overflod af hver isotop baseret på vægten af ​​hver isotop (W₁ og W₂) og elementets vægt (W_e) anført i det periodiske system. Hvis du betegner overflod af isotop 1 vedxligningen er:

​W₁ • x + W₂ • (1 - x) = W_e​

da vægten af ​​begge isotoper skal tilføjes for at give elementets vægt. Når du har fundet (x), skal du gange det med 100 for at få en procentdel.

For eksempel har kvælstof to isotoper, ¹⁴N og ¹⁵N, og det periodiske system viser atomvægten for nitrogen som 14.007. Opsætning af ligningen med disse data får du: 14x + 15 (1 - x) = 14.007, og når du løser for (x), finder du overflod af ¹⁴N er 0,993 eller 99,3 procent, hvilket betyder overfloden af ¹⁵N er 0,7 procent.

Når du har en prøve af et element, der har mere end to isotoper, kan du finde overflodene af to af dem, hvis du kender de andres overflod.

Overvej som eksempel dette problem:

Den gennemsnitlige atomvægt for ilt (O) er 15.9994 amu. Den har tre naturligt forekommende isotoper, ¹⁶O, ¹⁷O og ¹⁸O, og 0,037 procent ilt består af ¹⁷O. Hvis atomvægtene er ¹⁶O = 15,995 amu, ¹⁷O = 16,999 amu og ¹⁸O = 17,999 amu, hvad er overflod af de to andre isotoper?

For at finde svaret skal du konvertere procenter til decimalfraktioner og bemærke, at overfloden af ​​de to andre isotoper er (1 - 0,00037) = 0,99963.