Untuk memecahkan masalah kelimpahan isotop, massa atom rata-rata dari unsur yang diberikan dan rumus aljabar digunakan. Berikut adalah bagaimana Anda dapat melakukan jenis masalah ini.
Kimia Kelimpahan Relatif
Definisi kelimpahan relatif dalam kimia adalah persentase isotop tertentu yang terjadi di alam. Massa atom yang tercantum untuk suatu unsur pada tabel periodik adalah massa rata-rata dari semua isotop yang diketahui dari unsur tersebut.
Ingatlah bahwa ketika jumlah neutron berubah di dalam nukleus, identitas elemen tetap sama. Perubahan jumlah neutron dalam inti menunjukkan isotop: nitrogen-14, dengan 7 neutron, dan nitrogen-15, dengan 8 neutron, adalah dua isotop berbeda dari unsur nitrogen.
Untuk memecahkan masalah kelimpahan isotop, masalah yang diberikan akan menanyakan kelimpahan relatif atau massa isotop tertentu.
Langkah 1: Temukan Massa Atom Rata-Rata
Identifikasi massa atom unsur dari masalah kelimpahan isotop Anda pada tabel periodik. Nitrogen akan digunakan sebagai contoh: 14.007 amu.
Langkah 2: Atur Masalah Kelimpahan Relatif
Gunakan rumus berikut untuk masalah kimia kelimpahan relatif:
(M1)(x) + (M2)(1-x) = M(E)
- M1 adalah massa satu isotop
- x adalah kelimpahan relatif
- M2 adalah massa isotop kedua
- M(E) adalah massa atom unsur dari tabel periodik
Contoh masalah: Jika massa satu isotop nitrogen, nitrogen-14, adalah 14,003 sma dan isotop lain, nitrogen-15, adalah 15.000 sma, tentukan kelimpahan relatif isotop tersebut.
Masalahnya adalah meminta untuk memecahkan x, kelimpahan relatif. Tetapkan satu isotop sebagai (M1) dan yang lainnya sebagai (M2).
- M1 = 14,003 sma (nitrogen-14)
- x = kelimpahan relatif tidak diketahui
- M2 = 15.000 amu (nitrogen-15)
- M(E) = 14,007 sma
Ketika informasi ditempatkan ke dalam persamaan, terlihat seperti ini:
14.003x + 15.000(1-x) =14.007
Mengapa persamaan dapat diatur dengan cara ini: Ingatlah bahwa jumlah kedua isotop ini akan sama dengan 100 persen dari total nitrogen yang ditemukan di alam. Persamaan dapat diatur sebagai persen atau sebagai desimal.
Sebagai persen, persamaannya adalah: (x) + (100-x) = 100, di mana 100 menunjukkan total persen di alam.
Jika Anda menetapkan persamaan sebagai desimal, ini berarti kelimpahannya akan sama dengan 1. Persamaannya menjadi: x + (1 – x) = 1. Perhatikan bahwa persamaan ini terbatas pada dua isotop.
Langkah 3: Memecahkan x untuk Mendapatkan Kelimpahan Relatif dari Isotop Tidak Diketahui
Gunakan aljabar untuk menyelesaikan x. Contoh nitrogen dilakukan dalam langkah-langkah di bawah ini:
- Pertama, gunakan sifat distributif: 14.003x + 15.000 - 15.000x = 14.007
- Sekarang gabungkan suku-suku serupa: -0.997x = -0.993
- Selesaikan untuk x dengan menyelam dengan -0,997
x = 0,996
Langkah 4: Temukan persen kelimpahan
Karena x = 0,996, kalikan dengan 100 untuk mendapatkan persen: nitrogen-14 adalah 99,6%.
Karena (1-x) = (1 - 0,996) = 0,004, kalikan dengan 100: nitrogen-15 adalah 0,4%.
Kelimpahan isotop nitrogen-14 adalah 99,6 persen, dan kelimpahan isotop nitrogen-15 adalah 0,4 persen.
Menghitung Kelimpahan Relatif dalam Spektroskopi Massa
Jika spektrum massa unsur diberikan, persentase relatif kelimpahan isotop biasanya disajikan sebagai grafik batang vertikal. Jumlahnya mungkin terlihat seolah-olah melebihi 100 persen, tetapi itu karena spektrum massa bekerja dengan kelimpahan isotop persentase relatif.
Sebuah contoh akan memperjelas hal ini. Pola isotop nitrogen akan menunjukkan kelimpahan relatif 100 untuk nitrogen-14 dan 0,37 untuk nitrogen-15. Untuk mengatasi ini, rasio seperti berikut akan diatur:
(kelimpahan relatif isotop pada spektrum) / (jumlah semua kelimpahan relatif isotop pada spektrum)
nitrogen-14 = (100) / (100 + 0,37) = 0,996 atau 99,6%
nitrogen-15 = (0,37) / (100 + 0,37) = 0,004 atau 0,4%
