Η σχετική μάζα είναι μια σημαντική έννοια στη χημεία. Υπάρχει για να απλοποιήσει τη διαδικασία επεξεργασίας της μάζας ενός ατόμου ή μορίου. Σε απόλυτες μονάδες, τα πρωτόνια και τα νετρόνια έχουν μάζες της τάξης των 10−27 κιλά, δηλαδή ένα δισεκατομμυριοστό του δισεκατομμυρίου του δισεκατομμυρίου του κιλού, και τα ηλεκτρόνια έχουν ακόμη μικρότερη μάζα περίπου 10−30 κιλά, περίπου χίλιες φορές λιγότερο από ένα πρωτόνιο ή νετρόνιο. Αυτό θα ήταν δύσκολο να αντιμετωπιστεί σε πρακτικές καταστάσεις, οπότε οι επιστήμονες ορίζουν τη σχετική ατομική μάζα ενός ατόμου άνθρακα ως 12 και δουλεύουν οτιδήποτε άλλο σε αυτή τη βάση.
TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)
Βρείτε τη σχετική μάζα οποιουδήποτε ατόμου προσθέτοντας τον αριθμό των πρωτονίων στον αριθμό των νετρονίων. Το υδρογόνο έχει σχετική ατομική μάζα 1, και ο άνθρακας-12 έχει σχετική ατομική μάζα 12.
Τα ισότοπα του ίδιου στοιχείου έχουν διαφορετικούς αριθμούς νετρονίων, οπότε πρέπει να υπολογίσετε για ένα συγκεκριμένο ισότοπο. Οι περιοδικοί πίνακες δείχνουν τη σχετική ατομική μάζα ως τον κάτω αριθμό για ένα στοιχείο, αλλά αυτό λαμβάνει υπόψη τυχόν ισότοπα.
Βρείτε σχετικές μοριακές μάζες προσθέτοντας τις συνεισφορές από κάθε στοιχείο. Χρησιμοποιήστε τον χημικό τύπο για να βρείτε πόσα από κάθε άτομο περιλαμβάνεται, πολλαπλασιάστε τις σχετικές ατομικές μάζες τους με τον αριθμό των ατόμων κάθε παρόντος και, στη συνέχεια, προσθέστε τα όλα για να βρείτε το αποτέλεσμα.
Τι είναι η σχετική μάζα;
Η σχετική μάζα είναι η μάζα ενός ατόμου ή μορίου σε σχέση με εκείνη του 1/12 ενός ατόμου άνθρακα-12. Σύμφωνα με αυτό το σχήμα, ένα ουδέτερο άτομο υδρογόνου έχει μάζα 1. Μπορείτε να το θεωρήσετε ως μέτρηση κάθε πρωτονίου ή νετρονίου ως 1 και αγνοώντας τις μάζες των ηλεκτρονίων επειδή είναι τόσο μικρά σε σύγκριση. Έτσι, ο τύπος της σχετικής ατομικής μάζας είναι απλά:
Σχετική ατομική μάζα = αριθμός πρωτονίων + αριθμός νετρονίων
Ωστόσο, δεδομένου ότι οι επιστήμονες ορίζουν ένα άτομο άνθρακα-12 ως «τυπικό άτομο», ο τεχνικός ορισμός είναι:
Σχετική ατομική μάζα = μάζα ατόμου ÷ (1/12 της μάζας ενός ατόμου άνθρακα-12)
Η σχετική ατομική μάζα ενός στοιχείου
Τα στοιχεία είναι τα βασικά άτομα δομικών στοιχείων που δημιουργούνται στο big bang ή σε αστέρια και αντιπροσωπεύονται στον περιοδικό πίνακα. Η σχετική ατομική μάζα είναι ο χαμηλότερος αριθμός στον περιοδικό πίνακα (ο ανώτερος αριθμός είναι ο ατομικός αριθμός, ο οποίος μετρά τον αριθμό των πρωτονίων). Μπορείτε να διαβάσετε αυτόν τον αριθμό απευθείας από απλοποιημένους περιοδικούς πίνακες για πολλά στοιχεία.
Ωστόσο, οι τεχνικά ακριβείς περιοδικοί πίνακες αντιπροσωπεύουν την ύπαρξη διαφορετικών ισοτόπων και οι σχετικές ατομικές μάζες που απαριθμούν δεν είναι ακέραιοι αριθμοί. Τα ισότοπα είναι εκδόσεις του ίδιου στοιχείου με διαφορετικούς αριθμούς νετρονίων.
Μπορείτε πάντα να βρείτε τη σχετική μάζα ενός στοιχείου προσθέτοντας τον αριθμό των πρωτονίων στον αριθμό των νετρονίων για το συγκεκριμένο ισότοπο του στοιχείου που εξετάζετε. Για παράδειγμα, ένα άτομο άνθρακα-12 έχει 6 πρωτόνια και 6 νετρόνια, και έτσι έχει σχετική ατομική μάζα 12. Σημειώστε ότι όταν καθορίζεται ένα ισότοπο ενός ατόμου, ο αριθμός μετά το όνομα του στοιχείου είναι η σχετική ατομική μάζα. Έτσι το ουράνιο-238 έχει σχετική μάζα 238.
Ο περιοδικός πίνακας και τα ισότοπα
Οι σχετικές ατομικές μάζες στον περιοδικό πίνακα περιλαμβάνουν τη συνεισφορά από διαφορετικά ισότοπα λαμβάνοντας έναν σταθμισμένο μέσο όρο των μαζών των διαφόρων ισοτόπων με βάση την αφθονία τους. Το χλώριο, για παράδειγμα, έχει δύο ισότοπα: χλώριο-35 και χλώριο-37. Τα τρία τέταρτα του χλωρίου που βρίσκονται στη φύση είναι το χλώριο-35, και το υπόλοιπο τέταρτο είναι το χλώριο-37. Ο τύπος που χρησιμοποιείται για τις σχετικές μάζες στον περιοδικό πίνακα είναι:
Σχετική ατομική μάζα = (ισότοπο 1 μάζα × αφθονία ισότοπου 1 + ισότοπο 2 μάζα × αφθονία ισοτόπου 2 +…) ÷ 100
Έτσι για το χλώριο, αυτό είναι:
Σχετική ατομική μάζα = (35 × 75 + 37 × 25) ÷ 100
= (2,625 + 925) ÷ 100 = 35.5
Για το χλώριο, η σχετική ατομική μάζα στον περιοδικό πίνακα δείχνει 35,5 σύμφωνα με αυτόν τον υπολογισμό.
Σχετική μοριακή μάζα
Απλώς προσθέστε τις σχετικές μάζες των συστατικών στοιχείων για να βρείτε τη σχετική μάζα ενός μορίου. Αυτό είναι εύκολο να γίνει αν γνωρίζετε τις σχετικές ατομικές μάζες των εν λόγω στοιχείων. Για παράδειγμα, το νερό έχει τον χημικό τύπο Η2Ο, έτσι υπάρχουν δύο άτομα υδρογόνου και ένα άτομο οξυγόνου.
Υπολογίστε τη σχετική μοριακή μάζα πολλαπλασιάζοντας τη σχετική ατομική μάζα κάθε ατόμου με τον αριθμό αυτών των ατόμων στο μόριο και στη συνέχεια προσθέτοντας τα αποτελέσματα μαζί. Μοιάζει με αυτό:
Σχετική μοριακή μάζα = (αριθμός ατόμων του στοιχείου 1 × σχετική μάζα του στοιχείου 1) + (αριθμός ατόμων του στοιχείου 2 × σχετική μάζα του στοιχείου 2) +…
Για Η2O, το στοιχείο 1 είναι υδρογόνο με σχετική ατομική μάζα 1 και το στοιχείο 2 είναι οξυγόνο με σχετική ατομική μάζα 16, έτσι:
Σχετική μοριακή μάζα = (2 × 1) + (1 × 16) = 2 + 16 = 18
Για Η2ΕΤΣΙ4, το στοιχείο 1 είναι υδρογόνο (Η), το στοιχείο 2 είναι θείο (S με σχετική μάζα = 32) και το στοιχείο 3 είναι οξυγόνο (Ο), οπότε ο ίδιος υπολογισμός δίνει:
Σχετική μοριακή μάζα Η2ΕΤΣΙ4 = (αριθμός ατόμων H × σχετική μάζα H) + (αριθμός ατόμων S × σχετική μάζα S) + (αριθμός ατόμων O × σχετική μάζα O)
= (2 × 1) + (1 × 32) + (4 × 16)
= 2 + 32 + 64 = 98
Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε την ίδια προσέγγιση για οποιοδήποτε μόριο.