כיצד מחשבים אחוזי שפע

גרעיני האטומים מכילים רק פרוטונים ונויטרונים, ולכל אחד מהם, מעצם הגדרתו, מסה של יחידת מסה אטומית אחת (אמו). המשקל האטומי של כל יסוד - שאינו כולל את משקלי האלקטרונים, הנחשבים לזניח - צריך להיות לכן מספר שלם. אולם עיון מהיר בטבלה המחזורית מראה שמשקולות האטום של רוב היסודות מכילים שבר עשרוני. הסיבה לכך היא שהמשקל הרשום של כל יסוד הוא ממוצע של כל האיזוטופים הטבעיים של אותו יסוד. חישוב מהיר יכול לקבוע את אחוז השפע של כל איזוטופ של יסוד, בתנאי שאתה יודע את המשקולות האטומיות של האיזוטופים. מכיוון שמדענים מדדו במדויק את משקלי האיזוטופים הללו, הם יודעים שהמשקולות שונות מעט מהמספרים האינטגרליים. אלא אם כן יש צורך ברמת דיוק גבוהה, אתה יכול להתעלם מההבדלים החלקים הקלים הללו בעת חישוב אחוזי שפע.

TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)

ניתן לחשב את אחוז השפע של איזוטופים במדגם של יסוד עם יותר מאיזוטופ אחד כל עוד לא ידוע על השפע של שניים או פחות.

היסודות מפורטים בטבלה המחזורית על פי מספר הפרוטונים בגרעינים שלהם. גרעינים מכילים גם נויטרונים, עם זאת, ובהתאם לאלמנט, ייתכן שאין אף אחד, שניים, שלושה או יותר נויטרונים בגרעין. למימן (H), למשל, יש שלושה איזוטופים. הגרעין של

אם לאלמנט יש שני איזוטופים, אתה יכול בקלות להגדיר משוואה שתקבע את השפע היחסי של כל איזוטופ בהתבסס על המשקל של כל איזוטופ (W₁ ו- W₂ומשקל היסוד (W_ה) המופיעים בטבלה המחזורית. אם אתה מציין את שפע האיזוטופ 1 על ידיאיקסהמשוואה היא:

​W₁ • x + W₂ • (1 - x) = W_ה​

מכיוון שמשקלי שני האיזוטופים חייבים להוסיף כדי לתת את משקל היסוד. לאחר שתמצא (x), הכפל אותו ב 100 כדי לקבל אחוז.

לדוגמא, לחנקן יש שני איזוטופים, ¹⁴N ו- ¹⁵N, והטבלה המחזורית מפרטת את משקל האטום של החנקן כ- 14.007. הגדרת המשוואה עם נתונים אלה, אתה מקבל: 14x + 15 (1 - x) = 14.007, ופתרון עבור (x), אתה מוצא את השפע של ¹⁴N יהיה 0.993, או 99.3 אחוזים, כלומר השפע של ¹⁵N הוא 0.7 אחוז.

כשיש לך מדגם של אלמנט שיש בו יותר משני איזוטופים, אתה יכול למצוא את השפע של שניים מהם אם אתה מכיר את השפע של האחרים.

לדוגמה, שקול בעיה זו:

המשקל האטומי הממוצע של חמצן (O) הוא 15.9994 אמו. יש בו שלושה איזוטופים טבעיים, ¹⁶O, ¹⁷O ו- ¹⁸O ו- 0.037 אחוז חמצן מורכב ¹⁷או אם משקולות האטום הם ¹⁶O = 15.995 אמו, ¹⁷O = 16.999 אמו ו ¹⁸O = 17.999 אמו, מהם השפע של שני האיזוטופים האחרים?

כדי למצוא את התשובה, המירו אחוזים לשברים עשרוניים ושימו לב כי השפע של שני האיזוטופים האחרים הוא (1 - 0.00037) = 0.99963.