Comment calculer le pourcentage d'abondance d'un isotope

Pour résoudre les problèmes d'abondance isotopique, la masse atomique moyenne de l'élément donné et une formule algébrique sont utilisées. Voici comment vous pouvez résoudre ces types de problèmes.

La définition de l'abondance relative en chimie est le pourcentage d'un isotope particulier présent dans la nature. La masse atomique répertoriée pour un élément du tableau périodique est une masse moyenne de tous les isotopes connus de cet élément.

Rappelez-vous que lorsque le nombre de neutrons change dans le noyau, l'identité de l'élément reste la même. Une variation du nombre de neutrons dans le noyau dénote une isotope: l'azote-14, avec 7 neutrons, et l'azote-15, avec 8 neutrons, sont deux isotopes différents de l'élément azote.

Pour résoudre les problèmes d'abondance isotopique, un problème donné demandera l'abondance relative ou la masse d'un isotope particulier.

Identifiez la masse atomique de l'élément à partir de votre problème d'abondance isotopique sur le tableau périodique. L'azote sera utilisé comme exemple: 14.007 amu.

Utilisez la formule suivante pour les problèmes de chimie d'abondance relative :

(M1)(x) + (M2)(1-x) = M(E)

• M1 est la masse d'un isotope
• x est l'abondance relative
• M2 est la masse du deuxième isotope
• M(E) est la masse atomique de l'élément du tableau périodique

Exemple de problème : Si les masses d'un isotope de l'azote, l'azote-14, sont de 14,003 uma et d'un autre isotope, l'azote-15, de 15 000 amu, trouvez l'abondance relative des isotopes.

Le problème consiste à résoudre pour x, l'abondance relative. Attribuez un isotope comme (M1) et l'autre comme (M2).

• M1 = 14,003 amu (azote-14)
• x = abondance relative inconnue
• M2 = 15.000 amu (azote-15)
• M(E) = 14,007 uma

Lorsque les informations sont placées dans l'équation, cela ressemble à ceci :

14.003x + 15.000(1-x) = 14.007

Pourquoi l'équation peut être établie de cette façon : Rappelons que la somme de ces deux isotopes sera égale à 100 pour cent de l'azote total présent dans la nature. L'équation peut être configurée en pourcentage ou en nombre décimal.

En pourcentage, l'équation serait: (x) + (100-x) = 100, où le 100 désigne le pourcentage total dans la nature.

Si vous définissez l'équation sous forme décimale, cela signifie que l'abondance serait égale à 1. L'équation deviendrait alors: x + (1 – x) = 1. Notez que cette équation est limitée à deux isotopes.

Utilisez l'algèbre pour résoudre x. L'exemple d'azote se fait dans les étapes ci-dessous :

1. Tout d'abord, utilisez la propriété distributive: 14.003x + 15.000 - 15.000x = 14.007
2. Combinez maintenant des termes similaires: -0.997x = -0.993
3. Résoudre x en plongeant par -0,997
   

x = 0,996

Puisque x = 0,996, multipliez par 100 pour obtenir le pourcentage: l'azote-14 est de 99,6 %.

Puisque (1-x) = (1 - 0,996) = 0,004, multipliez par 100: l'azote-15 est égal à 0,4 %.

L'abondance de l'isotope de l'azote 14 est de 99,6 pour cent et celle de l'isotope de l'azote 15 est de 0,4 pour cent.

Si un spectre de masse de l'élément a été donné, les pourcentages relatifs d'abondance des isotopes sont généralement présentés sous forme de graphique à barres verticales. Le total peut sembler dépasser 100 pour cent, mais c'est parce que le spectre de masse fonctionne avec des pourcentages relatifs d'abondance d'isotopes.

Un exemple rendra ça plus compréhensible. Un profil isotopique de l'azote montrerait une abondance relative de 100 pour l'azote-14 et de 0,37 pour l'azote-15. Pour résoudre ce problème, un ratio tel que le suivant serait mis en place :

(abondance relative des isotopes sur le spectre) / (somme de toutes les abondances relatives des isotopes sur le spectre)

azote-14 = (100) / (100 + 0,37) = 0,996 ou 99,6 %

azote-15 = (0,37) / (100 + 0,37) = 0,004 ou 0,4%