Når du kigger op på et grundstofs atommasse, f.eks. Kulstof, går du til det periodiske system og ser under elementets symbol. Denne værdi er faktisk elementets gennemsnitlige atommasse. Men gennemsnit af hvad?
De fleste naturligt forekommende elementer har mere end en isotop. Isotoper af et element har forskellige masser, fordi de indeholder forskellige antal neutroner. Når man måler atommassen, sætter forskere sig i brug af gennemsnit masse af den naturligt forekommende blanding af isotoper.
Beregning af den gennemsnitlige atommasse
Se på kulstof: Den naturlige overflod af kulstof-12 og kulstof-13 er henholdsvis 98,90 procent og 1,10 procent. Atommassen af kulstof-12 er 12,00000 amu (atommasseenhed), mens den atommasse af kulstof-13 er 13,00335 amu.
For at beregne den gennemsnitlige atommasse skal den procentvise overflod først konverteres til decimaler. Det betyder, at overfladerne skal være ens, når de lægges sammen. For at konvertere den procentvise overflod til en decimal divideres med 100.
Den fraktionerede overflod af carbon-12 er 0,9890, og den fraktionerede overflod af carbon-13 er 0,0110.
Derefter multiplicerer du brøkdelens overflod med massen og tilføjer dem sammen.
Så,
Den gennemsnitlige atommasse af kulstof er denne 12,01 amu. Dette er antallet rapporteret i det periodiske system. Det giver mening, at den gennemsnitlige atommasse er tættere på 12, da den fraktionerede overflod af kulstof-12 er meget mere end kulstof-13.
Den gennemsnitlige atommasseformel
Ovenstående proces kan generaliseres med følgende formel:
Her, m er massen af en bestemt isotop, og f er den brøkdel af overflod. Så længe alle værdier af f tilføje op til en, du er klar til at gå. Dette er en god kontrol for at sikre, at du laver matematikken korrekt.
Se på dette eksempel på beregning af den gennemsnitlige atommasse af magnesium. Tabellen nedenfor indeholder oplysninger om isotopen, massen og overflod.
| Isotop | Masse | Overflod |
|---|---|---|
24Mg |
23.98504 |
78.99% |
25Mg |
24.98583 |
10.00% |
26Mg |
25.98259 |
11.01% |
Du kan bruge formlen ovenfor til at finde den gennemsnitlige atommasse.
Begynd med at konvertere procenterne til brøkflod ved at dividere hvert tal med 100. Efter at have gjort dette ser tabellen ud som følger:
| Isotop | Masse | Fraktioneret overflod |
|---|---|---|
24Mg |
23.98504 |
0.7899 |
25Mg |
24.98583 |
0.1000 |
26Mg |
25.98259 |
0.1101 |
For at sikre dig, at du har udført matematikken korrekt, og at de værdier, du har, er korrekte, er det en god ide at sørge for, at alle brøkdelens overflader tilføjes til en.
Godt, det tilføjer op til en. Du kan fortsætte med beregningen.
Dernæst kan du tilslutte massen og den tilsvarende brøkoverflod i ligningen beskrevet ovenfor:
Indsættelse af værdierne fra tabellen giver:
Sammen betyder det, at den gennemsnitlige atommasse af Mg er:
Det er meget vigtigt at bemærke, at mens den gennemsnitlige atommasse af magnesium er 24,31 amu, og den gennemsnitlige atommasse af kulstof er 12,01 amu, er dette ikke massen af et individuelt atom. For eksempel, hvis du skulle hente en individuelt kulstofatom (foregiv det er muligt!) så ville det enten være 12.00 amu eller 13.000335 amu. Det ville ikke være 12,01 amu.
På samme måde, når du samler et individuelt magnesiumatom, ville det enten være 23,98504 amu, 24,98583 amu eller 25,98259 amu. Den gennemsnitlige atommasse er simpelthen en måde for forskere at redegøre for de stabile isotoper af et element, der findes på jorden. Det betegner ikke massen af et individuelt atom, medmindre dette element kun har en stabil isotop.