Cuando buscas la masa atómica de un elemento, digamos carbono, vas a la tabla periódica y miras debajo del símbolo del elemento. Este valor es en realidad la masa atómica promedio del elemento. Pero, ¿promedio de qué?
La mayoría de los elementos naturales tienen más de un isótopo. Isótopos de un elemento tienen diferentes masas porque contienen diferentes números de neutrones. Al medir la masa atómica, los científicos deciden utilizar el promedio masa de la mezcla natural de isótopos.
Cálculo de la masa atómica promedio
Eche un vistazo al carbono: la abundancia natural de carbono-12 y carbono-13 es del 98,90 por ciento y del 1,10 por ciento, respectivamente. La masa atómica del carbono-12 es 12,00000 amu (unidad de masa atómica) mientras que la masa atómica del carbono-13 es 13,00335 amu.
Para calcular la masa atómica promedio, el porcentaje de abundancia primero debe convertirse a decimales. Significa que cuando se suman, las abundancias deben ser iguales a uno. Para convertir el porcentaje de abundancia en decimal, divida por 100.
La abundancia fraccional de carbono-12 es 0.9890 y la abundancia fraccional de carbono-13 es 0.0110.
Luego, multiplica la abundancia fraccionaria por la masa y los suma.
Entonces,
La masa atómica promedio de carbono es esta 12.01 amu. Este es el número informado en la tabla periódica. Tiene sentido que la masa atómica promedio esté más cerca de 12, ya que la abundancia fraccional de carbono-12 es mucho mayor que la de carbono-13.
La fórmula de masa atómica promedio
El proceso anterior se puede generalizar con la siguiente fórmula:
Aquí, metro es la masa de un isótopo específico, y F es la abundancia fraccionada. Siempre que todos los valores de F sume uno, ya está listo. Esta es una buena verificación para asegurarse de que está haciendo las matemáticas correctamente.
Eche un vistazo a este ejemplo de cálculo de la masa atómica promedio de magnesio. La siguiente tabla contiene información sobre el isótopo, la masa y la abundancia.
| Isótopo | Masa | Abundancia |
|---|---|---|
24Mg |
23.98504 |
78.99% |
25Mg |
24.98583 |
10.00% |
26Mg |
25.98259 |
11.01% |
Puede hacer uso de la fórmula anterior para encontrar la masa atómica promedio.
Comience convirtiendo los porcentajes en abundancia fraccionada dividiendo cada número por 100. Después de hacer esto, la tabla se ve como sigue:
| Isótopo | Masa | Abundancia fraccional |
|---|---|---|
24Mg |
23.98504 |
0.7899 |
25Mg |
24.98583 |
0.1000 |
26Mg |
25.98259 |
0.1101 |
Para asegurarse de haber hecho los cálculos correctamente y de que los valores que tiene son correctos, es una buena idea asegurarse de que todas las abundancias fraccionarias sumen uno.
Bien, suma uno. Puede continuar con el cálculo.
A continuación, puede insertar la masa y la abundancia fraccionaria correspondiente en la ecuación descrita anteriormente:
Poniendo los valores de la tabla da como resultado:
En conjunto, esto significa que la masa atómica promedio de Mg es:
Es muy importante señalar que, si bien la masa atómica promedio del magnesio es 24,31 amu y la masa atómica promedio del carbono es 12,01 amu, esta no es la masa de ningún átomo individual. Por ejemplo, si fuera a recoger un átomo de carbono individual (¡finja que es posible!), entonces sería 12.00 amu o 13.000335 amu. Sería no ser 12,01 amu.
De la misma manera, cuando recoja cualquier átomo de magnesio individual, sería 23,98504 amu, 24,98583 amu o 25,98259 amu. La masa atómica promedio es simplemente una forma en que los científicos tienen en cuenta los isótopos estables de un elemento que existen en la tierra. No denota la masa de un átomo individual a menos que ese elemento solo tenga un isótopo estable.