כיצד מחשבים את אחוז השפע של איזוטופ

כדי לפתור בעיות שפע איזוטופיות, משתמשים במסה האטומית הממוצעת של היסוד הנתון ובנוסחה אלגברית. כך תוכל לעשות בעיות מסוג זה.

הגדרת השפע היחסי בכימיה היא אחוז האיזוטופ המסוים המתרחש בטבע. המסה האטומית המופיעה עבור אלמנט בטבלה המחזורית היא מסה ממוצעת של כל האיזוטופים הידועים של אותו יסוד.

זכור שככל שמספר הנייטרונים משתנה בתוך הגרעין, זהות היסוד נשארת זהה. שינוי במספר הנייטרונים בגרעין מציין אִיזוֹטוֹפּ: חנקן -14, עם 7 נויטרונים, וחנקן -15, עם 8 נויטרונים, הם שני איזוטופים שונים של היסוד חנקן.

כדי לפתור בעיות שפע איזוטופיות, בעיה נתונה תבקש שפע יחסי או את המסה של איזוטופ מסוים.

זהה את המסה האטומית של היסוד מבעיית השפע האיזוטופי שלך בטבלה המחזורית. חנקן ישמש כדוגמה: 14.007 אמו.

השתמש בנוסחה הבאה לבעיות בכימיה בשפע יחסי:

(M1) (x) + (M2) (1-x) = M (E)

• M1 הוא המסה של איזוטופ אחד
• x הוא השפע היחסי
• M2 הוא המסה של האיזוטופ השני
• M (E) הוא המסה האטומית של היסוד מהטבלה המחזורית

בעיה לדוגמא: אם המסה של איזוטופ אחד של חנקן, חנקן -14, היא 14.003 אמו ואיזוטופ אחר, חנקן -15, הוא 15,000 אמו, מצא את השפע היחסי של האיזוטופים.

הבעיה היא בקשה לפתור את x, השפע היחסי. הקצה איזוטופ אחד כ- (M1) והשני כ- (M2).

• M1 = 14.003 אמו (חנקן -14)
• x = שפע יחסי לא ידוע
• M2 = 15.000 אמו (חנקן -15)
• M (E) = 14.007 אמות

כאשר המידע ממוקם במשוואה, הוא נראה כך:

14.003x + 15.000 (1-x) = 14.007

מדוע ניתן להגדיר את המשוואה כך: נזכיר כי סכום שני האיזוטופים הללו ישתווה למאה אחוז מסך החנקן המצוי בטבע. ניתן להגדיר את המשוואה כאחוז או עשרוני.

כאחוז, המשוואה תהיה: (x) + (100-x) = 100, כאשר ה 100 מייעדים את האחוז הכולל בטבע.

אם תגדיר את המשוואה כעשרונית, פירוש הדבר שהשפע יהיה שווה ל -1. המשוואה תהפוך ל: x + (1 - x) = 1. שימו לב שמשוואה זו מוגבלת לשני איזוטופים.

השתמש באלגברה כדי לפתור x. דוגמת החנקן נעשית בשלבים הבאים:

1. ראשית, השתמש במאפיין החלוקה: 14.003x + 15.000 - 15.000x = 14.007
2. עכשיו שלבו מונחים דומים: -0.997x = -0.993
3. לפתור ל- x על ידי צלילה עד -0.997
   

x = 0.996

מכיוון ש x = 0.996, הכפל ב 100 כדי לקבל אחוזים: חנקן -14 הוא 99.6%.

מכיוון ש- (1-x) = (1 - 0.996) = 0.004, הכפל ב 100: חנקן -15 הוא 0.4%.

שפע האיזוטופ חנקן -14 הוא 99.6 אחוז, ושפע האיזוטופ חנקן -15 הוא 0.4 אחוז.

אם ניתן ספקטרום המוני של היסוד, אחוזי השפע האיזוטופי היחסי מוצגים בדרך כלל כגרף עמודות אנכי. הסך הכל עשוי להיראות כאילו הוא עולה על 100 אחוז, אך זאת מכיוון שספקטרום המסה עובד עם אחוזי איזוטופ יחסית.

דוגמה תבהיר זאת. דפוס איזוטופ חנקן יראה שפע יחסי של חנקן -14 ו -0.37 עבור חנקן -15. כדי לפתור את זה, נקבע יחס כזה:

(שפע יחסי איזוטופ בספקטרום) / (סכום כל שפע האיזוטופ היחסי בספקטרום)

חנקן -14 = (100) / (100 + 0.37) = 0.996 או 99.6%

חנקן -15 = (0.37) / (100 + 0.37) = 0.004 או 0.4%