Kui otsite üles elemendi, näiteks süsiniku, aatommassi, lähete perioodilisustabeli juurde ja vaatate elemendi sümboli alla. See väärtus on tegelikult elemendi keskmine aatommass. Aga keskmiselt millest?
Enamikul looduslikult esinevatel elementidel on rohkem kui üks isotoop. Isotoopid elemendi massid on erinevad, kuna need sisaldavad erinevat arvu neutroneid. Aatomimassi mõõtmisel lepivad teadlased keskmine looduslikult esineva isotoopide segu mass.
Keskmise aatommassi arvutamine
Heitke pilk süsinikule: süsinik-12 ja süsinik-13 looduslik arvukus on vastavalt 98,90 protsenti ja 1,10 protsenti. Süsiniku-12 aatommass on 12,00000 amu (aatommassiühik), süsiniku-13 aatomimass on 13,00335 amu.
Keskmise aatomimassi arvutamiseks tuleb protsentuaalne arv teisendada kümnendkohtadeks. See tähendab, et kokku liidetuna peab arvukus olema võrdne. Protsendi arvukuse teisendamiseks kümnendkohani jagage 100-ga.
Süsiniku-12 murdosakaal on 0,9890 ja süsiniku-13 murdarv on 0,0110.
Järgmisena korrutate murdarvu massiga ja liidate need kokku.
Niisiis,
Süsiniku keskmine aatommass on see 12,01 amu. See on perioodilisustabelis esitatud arv. On mõistlik, et keskmine aatomimass on lähemal 12-le, kuna süsinik-12 murdarvukus on palju suurem kui süsinik-13.
Keskmine aatomimassi valem
Ülaltoodud protsessi saab üldistada järgmise valemiga:
Siin, m on konkreetse isotoobi mass ja f on murdarvukus. Niikaua kui kõik väärtused f liida üks, sul on hea minna. See on hea kontroll, et teha matemaatikat õigesti.
Vaadake seda magneesiumi keskmise aatommassi arvutamise näidet. Alltoodud tabel sisaldab teavet isotoobi, massi ja arvukuse kohta.
| Isotoop | Mass | Küllus |
|---|---|---|
24Mg |
23.98504 |
78.99% |
25Mg |
24.98583 |
10.00% |
26Mg |
25.98259 |
11.01% |
Keskmise aatommassi leidmiseks võite kasutada ülaltoodud valemit.
Alustage protsentide teisendamisega murdarvuks, jagades iga arvu 100-ga. Pärast selle tegemist näeb tabel välja järgmine:
| Isotoop | Mass | Fraktsionaalne arvukus |
|---|---|---|
24Mg |
23.98504 |
0.7899 |
25Mg |
24.98583 |
0.1000 |
26Mg |
25.98259 |
0.1101 |
Veendumaks, et olete matemaatika õigesti teinud ja väärtused on õiged, on mõistlik veenduda, et kõik murdarvud moodustavad ühe.
Hea, see annab kokku ühe. Võite arvutust jätkata.
Järgmisena saate ühendada massi ja vastava murdarvu ülalkirjeldatud võrrandisse:
Tabelis olevate väärtuste sisestamine annab:
See tähendab koos, et Mg keskmine aatommass on:
On väga oluline märkida, et kui magneesiumi keskmine aatommass on 24,31 amu ja süsiniku keskmine aatommass on 12,01 amu, siis see ei ole ühegi aatomi mass. Näiteks kui peaksite järele tulema individuaalne süsinikuaatom (teeskle, et see on võimalik!), siis oleks see kas 12.00 amu või 13.000335 amu. See oleks mitte olema 12.01 amu.
Samamoodi oleks ükskõik millise magneesiumi aatomi võtmisel kas 23,98504 amu, 24,98583 amu või 25,98259 amu. Keskmine aatomimass on lihtsalt viis, kuidas teadlased arvestavad maa peal oleva elemendi stabiilsete isotoopidega. See ei tähista üksiku aatomi massi, välja arvatud juhul, kui sellel elemendil on ainult üks stabiilne isotoop.