Az egyik gyakori feladat, amelyet kezdő tudósként kell elvégeznie, aki képes az adatokkal dolgozni, az átlag fogalmának megértése. Gyakran találkozhat hasonló tárgyak mintájával, amelyek az Ön által vizsgált egyetlen jellemző, például tömeg szerint különböznek.
Lehet, hogy még egy olyan objektumcsoport átlagos tömegét is ki kell számolnia, amelyet közvetlenül nem tud mérni, például atomokat.
A természetben előforduló 92 atom többsége két vagy több kissé eltérő formában fordul elő, az úgynevezett izotóp. Ugyanazon elem izotópjai csak a magjaikban található neutronok számában különböznek egymástól.
Hasznos lehet mindezeket az elveket együtt alkalmazni, hogy elkészítsük a különböző izotópok ismert készletéből származó atomok átlagának tömegét.
Mik azok az atomok?
Az atomok az elem legkisebb egyedi egységei, amelyek az adott elem összes tulajdonságából állnak. Az atomok protonokat és neutronokat tartalmazó magból állnak, amelyet szinte tömegtelen elektronok keringenek.
A protonok és a neutronok körülbelül azonos tömegűek. Mindegyik proton pozitív elektromos töltést tartalmaz, amely nagyságrendileg egyenlő és előjelben ellentétes az elektronéval (negatív), míg a neutronok nem hordoznak nettó töltést.
Az atomokat elsősorban atomszámuk jellemzi, amely csak az atomban lévő protonok száma. Az elektronok összeadásával vagy kivonásával létrehozhatunk egy töltött iont, amelyet ionnak nevezünk, míg a neutronok számának megváltoztatásával a kérdéses atom izotópja keletkezik.
Izotópok és tömegszám
Az atom tömegszáma a protonok és a neutronok száma. A króm (Cr) például 24 protonnal rendelkezik (így az elemet krómként definiálja), és a legstabilabb formájában - vagyis a természetben leggyakrabban megjelenő izotópban - 28 neutron van. Tömegszáma tehát 52.
Egy elem izotópjait tömegszámuk határozza meg, amikor ki vannak írva. Így a 6 protonnal és 6 neutronnal rendelkező szén izotópja szén-12, míg az egy további neutronnal rendelkező nehezebb izotóp a szén-13.
A legtöbb elem izotópok keverékeként fordul elő, amelyek közül az egyik jelentősen túlsúlyban van a többi felett a "népszerűség" szempontjából. Például a természetben előforduló oxigén 99,76 százaléka oxigén-16. Egyes elemek azonban, például a klór és a réz, az izotópok szélesebb eloszlását mutatják.
Átlagos tömegképlet
A matematikai átlag egyszerűen az összes minta egyedi eredményének összege elosztva a minta összes elemének számával. Például egy öt tanulóval rendelkező osztályban, akik 3, 4, 5, 2 és 5 kvíz pontszámot értek el, a vetélkedő osztályának átlaga
\ frac {3 + 4 + 5 + 2 + 5} {5} = 3,8
Az átlagos tömegegyenlet számos módon felírható, és bizonyos esetekben ismernie kell az átlaghoz kapcsolódó jellemzőket, például a szórást. Most csak az alapdefinícióra koncentráljon.
Súlyozott átlag és izotópok
A természetben előforduló egy adott elem egyes izotópjainak relatív frakcióinak ismerete lehetővé teszi azatomtömegennek az elemnek az értéke, amely azért, mert átlag, nem egyetlen atom tömege, hanem egy szám, amely a legnehezebb és legkönnyebb izotóp között van.
Ha az összes izotóp azonos mennyiségben volt jelen, akkor egyszerűen össze kellett adnia az egyes izotópok tömegét, és el kellett osztani a különféle jelenlévő izotópok számával (általában kettővel vagy hárommal).
Az átlagos atomtömeg, atomi tömegegységekben (amu) megadva, mindig hasonló a tömegszámhoz, de nem egész szám.
Átlagos atomtömeg: példa
A klór-35 atomtömege 34,969 amu, és a Föld klórjának 75,77% -a.
A klór-37 atomtömege 36,966 amu, százalékos bősége 24,23%.
A klór átlagos atomi tömegének kiszámításához használja az elem periódusos rendszerében található információkat (lásd: Források), hogy megtalálja a (súlyozott) átlagot, de a százalékokat tizedesjegyekre módosítva:
(34.969 \ szer 0.7577) + (36.966 \ 0.2423-szor) = 35.45 \ text {amu}