Za rješavanje problema izotopskog obilja koriste se prosječna atomska masa datog elementa i algebarska formula. Evo kako možete raditi ove vrste problema.
Kemija relativnog obilja
Definicija relativnog obilja u kemiji je postotak određenog izotopa koji se javlja u prirodi. Atomska masa navedena za element na periodnom sustavu prosječna je masa svih poznatih izotopa tog elementa.
Imajte na umu da kako se broj neutrona mijenja unutar jezgre, identitet elementa ostaje isti. Promjena broja neutrona u jezgri označava an izotop: dušik-14 sa 7 neutrona i dušik-15 sa 8 neutrona dva su različita izotopa elementa dušik.
Da bi se riješili problemi izotopskog obilja, određeni problem tražit će relativni obilnost ili masu određenog izotopa.
Korak 1: Pronađite prosječnu atomsku masu
Prepoznajte atomsku masu elementa iz vašeg problema izotopskog obilja na periodnom sustavu. Kao primjer koristit će se dušik: 14,007 amu.
Korak 2: Postavljanje problema relativnog obilja
Koristite sljedeću formulu za probleme kemije relativnog obilja:
(M1) (x) + (M2) (1-x) = M (E)
- M1 je masa jednog izotopa
- x je relativna brojnost
- M2 je masa drugog izotopa
- M (E) je atomska masa elementa iz periodnog sustava
Primjer problema: Ako je masa jednog izotopa dušika, dušika-14, 14,003 amu, a drugog izotopa, dušika-15, 15 000 amu, pronađite relativnu količinu izotopa.
Problem je u rješavanju x, relativnog obilja. Dodijelite jedan izotop kao (M1), a drugi kao (M2).
- M1 = 14,003 amu (dušik-14)
- x = nepoznata relativna brojnost
- M2 = 15.000 amu (dušik-15)
- M (E) = 14,007 amu
Kada se podaci stave u jednadžbu, to izgleda ovako:
14,003x + 15,000 (1-x) = 14,007
Zašto se jednadžba može postaviti na ovaj način: Sjetimo se da će zbroj ova dva izotopa biti jednak 100 posto ukupnog dušika koji se nalazi u prirodi. Jednadžba se može postaviti kao postotak ili kao decimalni znak.
Kao postotak, jednadžba bi bila: (x) + (100-x) = 100, gdje 100 označava ukupni postotak u prirodi.
Ako postavite jednadžbu kao decimalnu, to znači da će obilje biti jednako 1. Jednadžba bi tada postala: x + (1 - x) = 1. Imajte na umu da je ova jednadžba ograničena na dva izotopa.
Korak 3: Riješite x za dobivanje relativnog obilja nepoznatog izotopa
Koristite algebru za rješavanje x. Primjer dušika radi se u donjim koracima:
- Prvo upotrijebite distribucijsko svojstvo: 14.003x + 15.000 - 15.000x = 14.007
- Sad kombinirajte poput pojmova: -0,997x = -0,993
- Riješite x, zaronite do -0,997
x = 0,996
Korak 4: Pronađite postotak obilja
Budući da je x = 0,996, pomnožite sa 100 da biste dobili postotak: dušik-14 je 99,6%.
Budući da je (1-x) = (1 - 0,996) = 0,004, pomnožite sa 100: dušik-15 je 0,4%.
Obilje izotopa dušika-14 iznosi 99,6 posto, a izotopa dušika-15 0,4 posto.
Izračunavanje relativnog obilja u spektroskopiji masa
Ako je dan maseni spektar elementa, relativni postotni postoci izotopa obično se prikazuju kao vertikalni trakasti grafikon. Ukupni udio može izgledati kao da prelazi 100 posto, ali to je zato što maseni spektar djeluje s relativnim postotkom izotopa.
Primjer će to jasno objasniti. Uzorak izotopa dušika pokazao bi relativnu zastupljenost 100 za dušik-14 i 0,37 za dušik-15. Da bi se to riješilo, postavit će se omjer kao što je sljedeći:
(relativna zastupljenost izotopa u spektru) / (zbroj svih relativnih količina izotopa u spektru)
dušik-14 = (100) / (100 + 0,37) = 0,996 ili 99,6%
dušik-15 = (0,37) / (100 + 0,37) = 0,004 ili 0,4%