Hvert element i det periodiske system har et unikt antal positivt ladede protoner i sin kerne, men antallet af neutroner, der ikke har nogen ladning, kan variere. Atomer i et element med forskellige antal neutroner er isotoper af dette element. Alle undtagen 20 elementer har mere end en naturligt forekommende isotop, og nogle elementer har mange. Tin (Sn) med 10 naturlige isotoper er vinderen i denne kategori. Neutroner har den samme masse som protoner, så forskellige isotoper har forskellige atommasser og atomen vægten af et element, der er anført i det periodiske system, er et gennemsnit af hver isotop ganget med dens overflod.
Atomvægt = ∑ (atommasse x relativ overflod)
Det er muligt at matematisk beregne brøkforekomster for grundstoffer med to isotoper baseret på isotopernes atommasser, men du har brug for laboratorieteknikker til grundstoffer med mere end to.
TL; DR (for lang; Har ikke læst)
Hvis et element har to isotoper, kan du finde deres brøkoverflader ved hjælp af matematik. Ellers har du brug for et massespektrometer.
Beregning af relative mængder af to isotoper
Overvej et element med to masser af isotoper m1 og m2. Deres brøkdel af overflader skal tilføje lig med 1, så hvis overfladen af den første er x, er overfladen af den anden 1 - x. Det betyder
Atomvægt = m1x + m2(1 - x).
Forenkling og løsning af x:
x = (Atomvægt - m2) ÷ (m1 - m2)
Mængden x er den brøkdel af isotopen med massen m1.
Prøveberegning
Klor har to naturligt forekommende isotoper: 35Cl, med en masse på 34,9689 amu (atommasseenheder) og 37Cl, med en masse på 36,9659 amu. Hvis atomvægten af klor er 35,46 amu, hvad er brøkdelens overflod af hver isotop?
Lad x være den brøkdel af 35Cl. Ifølge ligningen ovenfor, hvis vi lader massen af 35Cl være m1 og den af 37Cl være m2, vi får:
x = (35,46 - 36,9659) ÷ (34,9689 - 36,9659) = 0,5911 / 1,997 = -1,5059 / -1,997 = 0,756
Den brøkdel af overflod af 35Cl er 0,756 og den for 37Cl er 0,244.
Mere end to isotoper
Forskere bestemmer relative forekomster af grundstoffer med mere end to isotoper i laboratoriet ved hjælp af en teknik kaldet massespektrometri. De fordamper en prøve indeholdende elementet og bombarderer det med højenergielektroner. Dette oplader partiklerne, som ledes gennem et magnetfelt, der afbøjer dem. De tungere isotoper afbøjes mere end de lettere. Spektrometeret måler masse-til-ladningsforholdet for hver isotop, den detekterer, samt måler antallet af hver og viser disse som en række linjer, kaldet et spektrum. Spektret er som et søjlediagram, der tegner forhold mellem masse og ladning mod relativ overflod.
