Az atommagok csak protonokat és neutronokat tartalmaznak, és ezek mindegyike értelemszerűen körülbelül 1 atomi tömegegység (amu) tömegű. Az egyes elemek atomtömegének - amely nem tartalmazza az elhanyagolhatónak tekintett elektronok tömegét - ezért egész számnak kell lennie. A periódusos rendszer gyors áttekintése azt mutatja, hogy a legtöbb elem atomtömege tizedes törtet tartalmaz. Ennek oka, hogy az egyes elemek felsorolt súlya átlagosan az adott elem természetesen előforduló izotópjainak átlaga. Gyors számítással meghatározható az elem egyes izotópjainak százalékos mennyisége, feltéve, hogy ismeri az izotópok atomtömegét. Mivel a tudósok pontosan megmérték ezeknek az izotópoknak a súlyát, tudják, hogy a súlyok kissé eltérnek az integrál számoktól. Kivéve, ha nagyfokú pontosságra van szükség, figyelmen kívül hagyhatja ezeket a kis töredékbeli különbségeket a bőségszázalék kiszámításakor.
TL; DR (túl hosszú; Nem olvastam)
Kiszámíthatja az izotópok százalékos mennyiségét egynél több izotóppal rendelkező elem mintájában, mindaddig, amíg a kettő vagy annál kevesebb mennyiség ismeretlen.
Mi az izotóp?
Az elemeket a periódusos rendszer a magjukban lévő protonok száma szerint sorolja fel. A magok tartalmaznak azonban neutronokat is, és az elemtől függően a magban nem lehet egy, egy, kettő, három vagy több neutron. A hidrogénnek (H) például három izotópja van. A mag 1H nem más, mint proton, de a deutérium magja (2H) tartalmaz egy neutronot és a tríciumot (3H) két neutront tartalmaz. Hat kalcium (Ca) izotóp fordul elő a természetben, az ón (Sn) esetében pedig 10. Az izotópok instabilak lehetnek, és néhányuk radioaktív. A periódusos rendszer 92. helyén lévő urán (U) után bekövetkező elemek egyike sem rendelkezik több természetes izotóppal.
Két izotóppal rendelkező elemek
Ha egy elemnek két izotópja van, akkor könnyen felállíthat egy egyenletet az egyes izotópok relatív bőségének meghatározására az egyes izotópok súlya alapján (W1 és W2) és az elem súlya (We) szerepel a periódusos táblázatban. Ha az 1-es izotóp bőségét -vel jelöljükx, az egyenlet:
W1 • x + W2 • (1 - x) = We
mivel mindkét izotóp súlyának hozzá kell adnia az elem súlyának megadásához. Ha megtalálta (x), szorozza meg 100-zal, hogy százalékot kapjon.
Például a nitrogénnek két izotópja van, 14N és 15N, és a periódusos rendszer a nitrogén atomtömegét 14,007-nek tünteti fel. Ha beállítja az egyenletet ezekkel az adatokkal: 14N értéke 0,993, vagyis 99,3 százalék, ami azt jelenti, hogy rengeteg 15N értéke 0,7 százalék.
Kettőnél több izotóppal rendelkező elemek
Ha van egy olyan elem mintája, amelynél kettőnél több izotóp van, akkor a kettő bőségét megtalálja, ha ismeri a többiek bőségét.
Példaként vegye figyelembe ezt a problémát:
Az oxigén (O) átlagos atomtömege 15,9994 amu. Három természetben előforduló izotópja van, 16O, 17O és 18O, és az oxigén 0,037 százaléka 17O. Ha az atomsúlyok 16O = 15,995 amu, 17O = 16,999 amu és 18O = 17,999 amu, mekkora a másik két izotóp bősége?
A válasz megtalálásához konvertálja a százalékokat tizedes törtekké, és vegye figyelembe, hogy a másik két izotóp bősége (1 - 0,00037) = 0,99963.
Állítsa be az egyik ismeretlen bőséget - mondja azt 16O - lenni (x). A másik ismeretlen bőség, az 18O értéke 0,99963 - x.
(atomtömege 10%) 16O) • (frakcionális bősége 16O) + (atomtömege 17O) • (frakcionális bősége 17O) + (atomtömege 18O) • (frakcionális bősége 18O) = 15,9994
(15.995) • (x) + (16.999) • (0.00037) + (17.999) • (0.99963 - x) = 15.9994
15.995x - 17.999x = 15.9994 - (16.999) • (0.00037) - (17.999) (0.99963)
x = 0,9976
Miután meghatároztuk (x), hogy a bőség 16O, a rengeteg 18O értéke ekkor (0,99963 - x) = (0,99963 - 0,9976) = 0,00203
A három izotóp bősége ekkor:
16O = 99,76%
17O = 0,037%
18O = 0,203%