Isotoopide arvukuse probleemide lahendamiseks kasutatakse antud elemendi keskmist aatommassi ja algebralist valemit. Siit saate teada, kuidas saate seda tüüpi probleeme teha.
Suhteline arvukuskeemia
Suhtelise arvukuse määratlus keemias on konkreetse isotoobi protsent, mis esineb looduses. Perioodilisustabelis elemendi jaoks loetletud aatommass on selle elemendi kõigi teadaolevate isotoopide keskmine mass.
Pidage meeles, et kui tuumas muutub neutronite arv, jääb elemendi identiteet samaks. Neutronite arvu muutus tuumas tähistab an isotoop: lämmastik-14 7 neutroniga ja lämmastik-15 koos 8 neutroniga on lämmastikuelemendi kaks erinevat isotoopi.
Isotoopide arvukuse probleemide lahendamiseks küsib antud probleem suhtelise arvukuse või konkreetse isotoobi massi.
1. samm: leidke keskmine aatomimass
Tuvastage perioodilise tabeli elemendi aatommass oma isotoopide arvukuse probleemi järgi. Näitena kasutatakse lämmastikku: 14.007 amu.
2. samm: seadistage suhtelise külluse probleem
Suhtelise arvukuse keemiliste probleemide jaoks kasutage järgmist valemit:
(M1) (x) + (M2) (1-x) = M (E)
- M1 on ühe isotoobi mass
- x on suhteline arvukus
- M2 on teise isotoobi mass
- M (E) on perioodilise tabeli elemendi aatommass
Näidisprobleem: Kui ühe lämmastiku isotoopi, lämmastik-14, mass on 14,003 amu ja teine isotoop, lämmastik-15, on 15 000 amu, leidke isotoopide suhteline arvukus.
Probleem on paluda lahendada x, suhteline arvukus. Määrake üks isotoobiks (M1) ja teine (M2).
- M1 = 14,003 amu (lämmastik-14)
- x = tundmatu suhteline arvukus
- M2 = 15 000 amu (lämmastik-15)
- M (E) = 14,007 amu
Kui teave asetatakse võrrandisse, näeb see välja järgmine:
14,003x + 15 000 (1-x) = 14,007
Miks võrrandit saab nii seadistada: Tuletame meelde, et nende kahe isotoobi summa võrdub 100 protsendiga kogu looduses leiduvast lämmastikust. Võrrandi saab seadistada protsendina või kümnendkohana.
Protsendina oleks võrrand järgmine: (x) + (100-x) = 100, kus 100 tähistab looduses kogu protsenti.
Kui määrate võrrandi kümnendkohaks, tähendab see, et arvukus oleks võrdne 1-ga. Seejärel saab võrrandist: x + (1 - x) = 1. Pange tähele, et see võrrand on piiratud kahe isotoopiga.
3. samm: lahendage x, et saada tundmatu isotoobi suhteline arvukus
Kasutage x lahendamiseks algebrat. Lämmastiku näide tehakse järgmistes sammudes:
- Esiteks kasutage jaotavat omadust: 14.003x + 15.000 - 15.000x = 14.007
- Nüüd ühendage nagu terminid: -0,997x = -0,993
- Lahendage x, sukeldudes -0,997 võrra
x = 0,996
4. samm: leidke arvukus protsentides
Kuna x = 0,996, korrutage protsendiga 100-ga: lämmastik-14 on 99,6%.
Kuna (1-x) = (1 - 0,996) = 0,004, korrutatakse 100-ga: lämmastik-15 on 0,4%.
Lämmastik-14 isotoobi rohkus on 99,6 protsenti ja lämmastik-15 isotoobi rohkus on 0,4 protsenti.
Suhtelise arvukuse arvutamine massispektroskoopias
Kui anti elemendi massispekter, esitatakse isotoopide arvukuse suhteline protsent tavaliselt vertikaalse tulpdiagrammina. Kogusumma võib tunduda nii, nagu ületaks see 100 protsenti, kuid seda seetõttu, et massispekter töötab suhteliselt isotoopide protsentuaalse sisaldusega.
Näide teeb selle selgeks. Lämmastiku isotoobi muster näitaks lämmastiku-14 suhtelist arvukust 100 ja lämmastik-15 puhul 0,37. Selle lahendamiseks seatakse selline suhe nagu järgmine:
(spektri isotoopide suhteline arvukus) / (kõigi spektri suhteliste isotoopide arvukuse summa)
lämmastik-14 = (100) / (100 + 0,37) = 0,996 või 99,6%
lämmastik-15 = (0,37) / (100 + 0,37) = 0,004 või 0,4%