Όταν κοιτάζετε την ατομική μάζα ενός στοιχείου, ας πούμε άνθρακα, πηγαίνετε στον περιοδικό πίνακα και κοιτάτε κάτω από το σύμβολο του στοιχείου. Αυτή η τιμή είναι στην πραγματικότητα η μέση ατομική μάζα του στοιχείου. Όμως, κατά μέσο όρο τι;
Τα περισσότερα φυσικά στοιχεία έχουν περισσότερα από ένα ισότοπα. Ισότοπα ενός στοιχείου έχουν διαφορετικές μάζες επειδή περιέχουν διαφορετικούς αριθμούς νετρονίων. Κατά τη μέτρηση της ατομικής μάζας, οι επιστήμονες εγκαθίστανται στη χρήση του μέση τιμή μάζα του φυσικώς απαντώμενου μίγματος ισοτόπων.
Υπολογισμός της μέσης ατομικής μάζας
Ρίξτε μια ματιά στον άνθρακα: Η φυσική αφθονία του άνθρακα-12 και του άνθρακα-13 είναι 98,90% και 1,10% αντίστοιχα. Η ατομική μάζα του άνθρακα-12 είναι 12,00000 amu (μονάδα ατομικής μάζας) ενώ η ατομική μάζα του άνθρακα-13 είναι 13,00335 amu.
Για τον υπολογισμό της μέσης ατομικής μάζας, το ποσοστό αφθονίας πρέπει πρώτα να μετατραπεί σε δεκαδικά. Τα μέσα που όταν προστίθενται μαζί, οι αφθονίες πρέπει να είναι ίσες με αυτές. Για να μετατρέψετε το ποσοστό αφθονίας σε δεκαδικό, διαιρέστε με 100.
Η κλασματική αφθονία του άνθρακα-12 είναι 0,9890 και η κλασματική αφθονία του άνθρακα-13 είναι 0,0110.
Στη συνέχεια, πολλαπλασιάζετε την κλασματική αφθονία με τη μάζα και τις προσθέτετε μαζί.
Ετσι,
Η μέση ατομική μάζα άνθρακα είναι αυτή 12.01 amu. Αυτός είναι ο αριθμός που αναφέρεται στον περιοδικό πίνακα. Είναι λογικό ότι η μέση ατομική μάζα είναι πιο κοντά στο 12, καθώς η κλασματική αφθονία του άνθρακα-12 είναι πολύ περισσότερο από τον άνθρακα-13.
Ο μέσος τύπος ατομικής μάζας
Η παραπάνω διαδικασία μπορεί να γενικευτεί με τον ακόλουθο τύπο:
Εδώ, Μ είναι η μάζα ενός συγκεκριμένου ισότοπου, και φά είναι η κλασματική αφθονία. Όσο όλες οι τιμές του φά προσθέστε έως ένα, μπορείτε να πάτε. Αυτός είναι ένας καλός έλεγχος για να βεβαιωθείτε ότι κάνετε τα μαθηματικά σωστά.
Ρίξτε μια ματιά σε αυτό το παράδειγμα υπολογισμού της μέσης ατομικής μάζας μαγνησίου. Ο παρακάτω πίνακας περιέχει πληροφορίες σχετικά με το ισότοπο, τη μάζα και την αφθονία.
| Ισότοπο | Μάζα | Αφθονία |
|---|---|---|
24Μαζ |
23.98504 |
78.99% |
25Μαζ |
24.98583 |
10.00% |
26Μαζ |
25.98259 |
11.01% |
Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον παραπάνω τύπο για να βρείτε τη μέση ατομική μάζα.
Ξεκινήστε μετατρέποντας τα ποσοστά σε κλασματική αφθονία διαιρώντας κάθε αριθμό με 100. Αφού το κάνετε αυτό, ο πίνακας φαίνεται ως εξής:
| Ισότοπο | Μάζα | Κλασματική αφθονία |
|---|---|---|
24Μαζ |
23.98504 |
0.7899 |
25Μαζ |
24.98583 |
0.1000 |
26Μαζ |
25.98259 |
0.1101 |
Για να βεβαιωθείτε ότι έχετε κάνει σωστά τα μαθηματικά και ότι οι τιμές που έχετε είναι σωστές, είναι καλή ιδέα να βεβαιωθείτε ότι όλες οι κλασματικές αφθονίες προστίθενται σε μία.
Ωραία, προσθέτει έως ένα. Μπορείτε να συνεχίσετε με τον υπολογισμό.
Στη συνέχεια, μπορείτε να συνδέσετε τη μάζα και την αντίστοιχη κλασματική αφθονία στην εξίσωση που περιγράφεται παραπάνω:
Η τοποθέτηση των τιμών από τον πίνακα αποδίδει:
Μαζί αυτό σημαίνει ότι η μέση ατομική μάζα του Mg είναι:
Είναι πολύ σημαντικό να σημειωθεί ότι ενώ η μέση ατομική μάζα μαγνησίου είναι 24,31 amu και η μέση ατομική μάζα άνθρακα είναι 12,01 amu, αυτή δεν είναι η μάζα οποιουδήποτε ατόμου. Για παράδειγμα, εάν επρόκειτο να παραλάβετε ένα μεμονωμένο άτομο άνθρακα (προσποιηθείτε ότι είναι δυνατό!) τότε θα ήταν είτε 12.00 π.μ. ή 13.000335 π.μ. Θα ήταν δεν να είναι 12.01 π.μ.
Με τον ίδιο τρόπο όταν παραλαμβάνετε οποιοδήποτε άτομο μαγνησίου θα είναι είτε 23.98504 amu, 24.98583 amu ή 25.98259 amu. Η μέση ατομική μάζα είναι απλά ένας τρόπος για τους επιστήμονες να λογοδοτούν για τα σταθερά ισότοπα ενός στοιχείου που υπάρχει στη γη. Δεν υποδηλώνει τη μάζα ενός μεμονωμένου ατόμου εκτός εάν αυτό το στοιχείο έχει μόνο ένα σταθερό ισότοπο.
