Quando cerchi la massa atomica di un elemento, diciamo il carbonio, vai alla tavola periodica e guardi sotto il simbolo dell'elemento. Questo valore è in realtà la massa atomica media dell'elemento. Ma, media di cosa?
La maggior parte degli elementi naturali ha più di un isotopo. isotopi di un elemento hanno masse diverse perché contengono un numero diverso di neutroni. Quando si misura la massa atomica, gli scienziati si accontentano di usare il media massa della miscela naturale di isotopi.
Calcolo della massa atomica media
Dai un'occhiata al carbonio: l'abbondanza naturale di carbonio-12 e carbonio-13 è rispettivamente del 98,90 percento e dell'1,10 percento. La massa atomica del carbonio-12 è 12.00000 amu (unità di massa atomica) mentre la massa atomica del carbonio-13 è 13.00335 amu.
Per calcolare la massa atomica media, l'abbondanza percentuale deve prima essere convertita in decimali. Significa che, sommate, le abbondanze devono essere uguali a uno. Per convertire l'abbondanza percentuale in un decimale, dividi per 100.
L'abbondanza frazionaria di carbonio-12 è 0,9890 e l'abbondanza frazionaria di carbonio-13 è 0,0110.
Quindi, moltiplichi l'abbondanza frazionaria per la massa e li somma.
Così,
La massa atomica media del carbonio è questo 12,01 amu. Questo è il numero riportato sulla tavola periodica. Ha senso che la massa atomica media sia più vicina a 12 poiché l'abbondanza frazionaria di carbonio-12 è molto più di carbonio-13.
La formula della massa atomica media
Il processo di cui sopra può essere generalizzato con la seguente formula:
Qui, m è la massa di un isotopo specifico, e f è l'abbondanza frazionaria. Finché tutti i valori di f aggiungi fino a uno, sei a posto. Questo è un buon controllo per assicurarti di fare i calcoli correttamente.
Dai un'occhiata a questo esempio di calcolo della massa atomica media del magnesio. La tabella seguente contiene informazioni sull'isotopo, la massa e l'abbondanza.
| Isotopo | Massa | Abbondanza |
|---|---|---|
24Mg |
23.98504 |
78.99% |
25Mg |
24.98583 |
10.00% |
26Mg |
25.98259 |
11.01% |
Puoi usare la formula sopra per trovare la massa atomica media.
Inizia convertendo le percentuali in abbondanza frazionaria dividendo ogni numero per 100. Dopo aver fatto ciò, la tabella si presenta come segue:
| Isotopo | Massa | Abbondanza frazionata |
|---|---|---|
24Mg |
23.98504 |
0.7899 |
25Mg |
24.98583 |
0.1000 |
26Mg |
25.98259 |
0.1101 |
Per assicurarti di aver eseguito correttamente i calcoli e che i valori che hai sono corretti, è una buona idea assicurarsi che tutte le abbondanze frazionarie si sommano a uno.
Bene, aggiunge fino a uno. Puoi continuare con il calcolo.
Successivamente, puoi inserire la massa e la corrispondente abbondanza frazionaria nell'equazione sopra descritta:
Inserendo i valori della tabella si ottiene:
Insieme questo significa che la massa atomica media di Mg è:
È molto importante notare che mentre la massa atomica media del magnesio è 24,31 amu e la massa atomica media del carbonio è 12,01 amu, questa non è la massa di nessun singolo atomo. Ad esempio, se dovessi prendere un singolo atomo di carbonio (fingi che sia possibile!) allora sarebbe 12.00 amu o 13.000335 amu. Sarebbe non essere 12.01 amu.
Allo stesso modo, quando raccogli un singolo atomo di magnesio, sarebbe 23.98504 amu, 24.98583 amu o 25.98259 amu. La massa atomica media è semplicemente un modo per gli scienziati di spiegare gli isotopi stabili di un elemento che esistono sulla terra. Non denota la massa di un singolo atomo a meno che quell'elemento non abbia un solo isotopo stabile.