For at løse isotopiske overflodsproblemer anvendes den gennemsnitlige atommasse af det givne element og en algebraisk formel. Her er hvordan du kan gøre disse typer problemer.
Relativ overflodskemi
Den relative overfloddefinition i kemi er procentdelen af en bestemt isotop, der forekommer i naturen. Atommassen, der er anført for et element i det periodiske system, er en gennemsnitlig masse af alle kendte isotoper af dette element.
Husk, at når antallet af neutroner ændrer sig inden i kernen, forbliver elementets identitet den samme. En ændring i antallet af neutroner i kernen betegner en isotop: nitrogen-14 med 7 neutroner og nitrogen-15 med 8 neutroner er to forskellige isotoper af elementet nitrogen.
For at løse isotopiske overflodsproblemer beder et givet problem om relativ overflod eller massen af en bestemt isotop.
Trin 1: Find den gennemsnitlige atommasse
Identificer elementets atommasse ud fra dit isotopiske overflodproblem i det periodiske system. Kvælstof vil blive brugt som et eksempel: 14.007 amu.
Trin 2: Opret problemet med relativ overflod
Brug følgende formel til kemiske problemer med relativ overflod:
(M1) (x) + (M2) (1-x) = M (E)
- M1 er massen af en isotop
- x er den relative overflod
- M2 er massen af den anden isotop
- M (E) er den atomare masse af elementet fra det periodiske system
Eksempel på problem: Hvis masserne af en isotop af nitrogen, nitrogen-14, er 14,003 amu, og en anden isotop, nitrogen-15, er 15.000 amu, skal du finde isotopernes relative overflod.
Problemet er at bede om at løse for x, den relative overflod. Tildel den ene isotop som (M1) og den anden som (M2).
- M1 = 14,003 amu (nitrogen-14)
- x = ukendt relativ overflod
- M2 = 15.000 amu (nitrogen-15)
- M (E) = 14,007 amu
Når informationen placeres i ligningen, ser den sådan ud:
14.003x + 15.000 (1-x) = 14.007
Hvorfor ligningen kan indstilles på denne måde: Husk at summen af disse to isotoper svarer til 100 procent af det samlede kvælstof, der findes i naturen. Ligningen kan indstilles som en procent eller som en decimal.
Som en procent ville ligningen være: (x) + (100-x) = 100, hvor 100 betegner den samlede procentdel i naturen.
Hvis du indstiller ligningen som et decimal, betyder det, at overfladen vil være lig med 1. Ligningen bliver derefter: x + (1 - x) = 1. Bemærk, at denne ligning er begrænset til to isotoper.
Trin 3: Løs i x for at få den relative overflod af den ukendte isotop
Brug algebra til at løse x. Nitrogeneksemplet udføres i nedenstående trin:
- Brug først den distribuerende egenskab: 14.003x + 15.000 - 15.000x = 14.007
- Kombiner nu samme vilkår: -0.997x = -0.993
- Løs til x ved at dykke med -0.997
x = 0,996
Trin 4: Find procent overflod
Da x = 0,996 multipliceres med 100 for at få procent: nitrogen-14 er 99,6%.
Da (1-x) = (1 - 0,996) = 0,004 multipliceres med 100: nitrogen-15 er 0,4%.
Forekomsten af nitrogen-14-isotopen er 99,6 procent, og mængden af nitrogen-15-isotopen er 0,4 procent.
Beregning af relativ overflod i massespektroskopi
Hvis et massespektrum af elementet blev givet, præsenteres den relative procentdel af isotopmængder normalt som en lodret søjlediagram. Det samlede antal kan se ud som om det overstiger 100 procent, men det er fordi massespektret fungerer med en relativ procentdel af isotopmængder.
Et eksempel vil gøre dette klart. Et nitrogenisotopmønster viser en relativ relativ mængde for nitrogen-14 og 0,37 for nitrogen-15. For at løse dette blev et forhold som følgende oprettet:
(relativ hyppighed af isotop på spektrum) / (summen af alle relative isotopmængder på spektrum)
nitrogen-14 = (100) / (100 + 0,37) = 0,996 eller 99,6%
nitrogen-15 = (0,37) / (100 + 0,37) = 0,004 eller 0,4%