Igal perioodilisustabeli elemendi tuumas on ainulaadne arv positiivselt laetud prootoneid, kuid neutronite arv, millel pole laengut, võib varieeruda. Erineva neutronite arvuga elemendi aatomid on selle elemendi isotoopid. Kõigil 20 elemendil peale 20 on rohkem kui üks looduslikult esinev isotoop ja mõnel elemendil on palju. Selles kategoorias võidab 10 loodusliku isotoopiga tina (Sn). Neutronitel on sama mass kui prootonitel, seega on erinevatel isotoopidel erinev aatomimass ja aatomitel Perioodilisustabelis loetletud elemendi kaal on iga isotoobi keskmine korrutatuna selle väärtusega arvukus.
Aatommass = ∑ (aatommass x suhteline arvukus)
Isotoopide aatommasside põhjal on võimalik matemaatiliselt arvutada kahe isotoobiga elementide murdarvukus, kuid rohkem kui kahe elemendi jaoks on vaja laboritehnikat.
TL; DR (liiga pikk; Ei lugenud)
Kui elemendil on kaks isotoopi, saate nende murdarvud leida matemaatika abil. Vastasel juhul vajate massispektromeetrit.
Kahe isotoobi suhtelise arvukuse arvutamine
Vaatleme elementi, millel on kaks masside m isotoopi1 ja m2. Nende murdarvud peavad lisama võrdsele 1, nii et kui esimese arvukus on x, on teise arvukus 1 - x. See tähendab
Aatommass = m1x + m2(1 - x).
X-i lihtsustamine ja lahendamine:
x = (aatommass - m2) ÷ (m1 - m2)
Suurus x on isotoobi murdarvuline arv massiga m1.
Proovi arvutamine
Klooril on kaks looduslikult esinevat isotoopi: 35Cl, massiga 34,9689 amu (aatommassiühikud) ja 37Cl, massiga 36,9659 amu. Kui kloori aatommass on 35,46 amu, siis millised on iga isotoobi murdarvud?
Olgu x murdarvuline arv 35Cl. Vastavalt ülaltoodud võrrandile, kui laseme massi 35Cl on m1 ja see 37Cl on m2, saame:
x = (35,46 - 36,9659) ÷ (34,9689 - 36,9659) = 0,5911 / 1,997 = -1,5059 / -1,997 = 0,756
Murdarvuline arvukus 35Cl on 0,756 ja see on 37Cl on 0,244.
Rohkem kui kaks isotoopi
Teadlased määravad laboris rohkem kui kahe isotoopiga elementide suhtelise hulga, kasutades tehnikat, mida nimetatakse massispektromeetriaks. Nad aurustavad elementi sisaldava proovi ja pommitavad seda suure energiaga elektronidega. See laeb osakesed, mis on suunatud läbi neid suunava magnetvälja. Raskemad isotoopid painduvad rohkem kui kergemad. Spektromeeter mõõdab iga tuvastatud isotoobi massi ja laengu suhet, mõõtes nende isotoopide numbreid ja kuvades neid joonte reana, mida nimetatakse spektriks. Spekter on nagu tulpdiagramm, mis joonistab massi ja laengu suhte suhtelise arvukuse suhtes.