Amikor megkeres egy elem, például szénatom atomtömegét, elmegy a periódusos rendszerhez, és az elem szimbóluma alá néz. Ez az érték valójában az elem átlagos atomtömege. De átlag miből?
A legtöbb természetben előforduló elemnek több izotópja van. Izotópok egy elemnek különböző a tömege, mert különböző számú neutront tartalmaz. Az atomtömeg mérésekor a tudósok a átlagos a természetben előforduló izotópkeverék tömege.
Az átlagos atomtömeg kiszámítása
Vessen egy pillantást a szénre: A szén-12 és a szén-13 természetes bősége 98,90, illetve 1,10 százalék. A szén-12 atomtömege 12,00000 amu (atomtömegegység), míg a szén-13 atomtömege 13,00335 amu.
Az átlagos atomi tömeg kiszámításához a százalékos bőséget először tizedessé kell átalakítani. Azt jelenti, hogy összeadva a bőségeknek meg kell egyezniük. A százalékos bőség tizedesre való átváltásához osszuk el 100-zal.
A szén-12 frakcionális bősége 0,9890, a szén-13 pedig 0,0110.
Ezután meg kell szorozni a töredékbőséget a tömeggel, és összeadni őket.
Így,
A szén átlagos atomtömege ez 12,01 amu. Ez a periódusos táblázatban közölt szám. Logikus, hogy az átlagos atomtömeg közelebb van a 12-hez, mivel a szén-12 frakcionális bősége sokkal több, mint a szén-13.
Az átlagos atomtömeg-képlet
A fenti folyamat a következő képlettel általánosítható:
Itt, m egy adott izotóp tömege, és f a töredékbőség. Mindaddig, amíg a f adj össze egyet, jól tudsz menni. Ez egy jó ellenőrzés, hogy megbizonyosodjon arról, hogy helyesen végzi a matekot.
Vessen egy pillantást a magnézium átlagos atomi tömegének kiszámításának erre a példájára. Az alábbi táblázat információkat tartalmaz az izotópról, tömegről és bőségről.
| Izotóp | Tömeg | Bőség |
|---|---|---|
24Mg |
23.98504 |
78.99% |
25Mg |
24.98583 |
10.00% |
26Mg |
25.98259 |
11.01% |
Az átlagos atomtömeg meghatározásához a fenti képletet használhatja.
Kezdje úgy, hogy a százalékokat töredékbőségre konvertálja úgy, hogy az egyes számokat elosztja 100-mal. Ezt követően a táblázat a következőképpen néz ki:
| Izotóp | Tömeg | Töredékes bőség |
|---|---|---|
24Mg |
23.98504 |
0.7899 |
25Mg |
24.98583 |
0.1000 |
26Mg |
25.98259 |
0.1101 |
Annak érdekében, hogy megbizonyosodjon arról, hogy helyesen végezte a matematikát, és hogy a rendelkezésére álló értékek helyesek, célszerű megbizonyosodni arról, hogy az összes töredék összeadódik-e.
Jó, összead egyet. Folytathatja a számítást.
Ezután beillesztheti a tömeget és a hozzá tartozó töredékbőséget a fent leírt egyenletbe:
A táblázatban szereplő értékek megadása:
Ez együtt azt jelenti, hogy a Mg átlagos atomtömege:
Nagyon fontos megjegyezni, hogy míg a magnézium átlagos atomtömege 24,31 amu, és a szén átlagos atomtömege 12,01 amu, ez nem egy egyedi atom tömege. Például, ha felvenné a egyedi szénatom (úgy tesz, mintha ez lehetséges!) akkor vagy 12.00 amu vagy 13.000335 amu lenne. Az lenne nem legyen 12.01 óra.
Ugyanígy, ha bármilyen magnézium atomot vesz fel, akkor az 23,98504 amu, 24 98583 amu vagy 25,98259 amu lenne. Az átlagos atomtömeg egyszerűen a tudósok számára a földön létező elem stabil izotópjainak elszámolására szolgál. Csak akkor jelöli az egyes atomok tömegét, ha az elemnek csak egy stabil izotópja van.