Jokaisella jaksollisen järjestelmän elementillä on ainutlaatuinen määrä positiivisesti varautuneita protoneja sen ytimessä, mutta neutronien määrä, joilla ei ole varausta, voi vaihdella. Elementin atomit, joilla on erilainen määrä neutroneja, ovat kyseisen elementin isotooppeja. Kaikilla 20 alkuaineella on enemmän kuin yksi luonnossa esiintyvä isotooppi, ja joillakin elementeillä on monia. Tina (Sn), jossa on 10 luonnollista isotooppia, on voittaja tässä luokassa. Neutronien massa on sama kuin protonien, joten eri isotoopeilla on erilainen atomimassa ja atomi jaksollisessa taulukossa mainitun elementin paino on kunkin isotoopin keskiarvo kerrottuna sen isotoopilla yltäkylläisyys.
Atomipaino = ∑ (atomimassa x suhteellinen runsaus)
On mahdollista laskea matemaattisesti osamäärällisyys kahdella isotoopilla varustetuille alkioille isotooppien atomimassojen perusteella, mutta tarvitset laboratoriotekniikoita elementeille, joissa on enemmän kuin kaksi.
TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)
Jos elementillä on kaksi isotooppia, voit löytää niiden murto-osuudet matematiikan avulla. Muussa tapauksessa tarvitset massaspektrometrin.
Kahden isotoopin suhteellisen runsauden laskeminen
Tarkastellaan elementtiä, jolla on kaksi isotooppia massaa m1 ja m2. Niiden murto-osuuksien on lisättävä arvoon 1, joten jos ensimmäisen määrä on x, toisen on runsaasti 1 - x. Tämä tarkoittaa
Atomipaino = m1x + m2(1 - x).
Yksinkertaistaminen ja ratkaiseminen x: lle:
x = (atomipaino - m2) ÷ (m1 - m2)
Määrä x on isotoopin murtolukema massalla m1.
Näytelaskenta
Kloorissa on kaksi luonnossa esiintyvää isotooppia: 35Cl, massa 34,9689 amu (atomimassayksiköt) ja 37Cl, massa 36,9659 amu. Jos kloorin atomipaino on 35,46 amu, mitkä ovat kunkin isotoopin murto-osuudet?
Olkoon x murtoluku 35Cl. Yllä olevan yhtälön mukaan, jos annamme massaa 35Cl on m1 ja 37Cl on m2, saamme:
x = (35,46 - 36,9659) ÷ (34,9689 - 36,9659) = 0,5911 / 1,997 = -1,5059 / -1,997 = 0,756
Murto-osa 35Cl on 0,756 ja 37Cl on 0,244.
Yli kaksi isotooppia
Tutkijat määrittelevät laboratoriossa enemmän kuin kahta isotooppia sisältävien elementtien suhteellisen runsauden massaspektrometriaksi kutsutulla tekniikalla. Ne höyrystävät elementin sisältävän näytteen ja pommittavat sitä suurenergisillä elektroneilla. Tämä lataa hiukkaset, jotka ohjaavat niitä magneettikentän läpi, joka heijastaa ne. Raskaammat isotoopit taipuvat enemmän kuin kevyemmät. Spektrometri mittaa kunkin havaitsemansa isotoopin massa-varaus -suhteen sekä mittaa kunkin numerot ja näyttää ne viivojen sarjana, jota kutsutaan spektriksi. Spektri on kuin pylväsdiagrammi, joka kuvaa massan ja varauksen suhteen suhteellista runsautta vastaan.