ატომების ბირთვები შეიცავს მხოლოდ პროტნებსა და ნეიტრონებს და თითოეულ მათგანს, განსაზღვრებით, აქვს დაახლოებით 1 ატომური მასის ერთეული (ამუ). თითოეული ელემენტის ატომური წონა - რომელიც არ შეიცავს ელექტრონების მასებს, რომლებიც უმნიშვნელოდ ითვლება - ამიტომ უნდა იყოს მთელი რიცხვი. პერიოდული ცხრილის სწრაფი შემოწმება აჩვენებს, რომ უმეტეს ელემენტთა ატომური წონა შეიცავს ათობითი წილადს. ეს იმიტომ ხდება, რომ თითოეული ელემენტის ჩამოთვლილი წონა არის ამ ელემენტის ყველა ბუნებრივად გამოყოფილი იზოტოპის საშუალო. სწრაფ გაანგარიშებას შეუძლია განსაზღვროს ელემენტის თითოეული იზოტოპის პროცენტული სიჭარბე, იმ პირობით, რომ გეცოდინებათ იზოტოპების ატომური წონა. იმის გამო, რომ მეცნიერებმა ზუსტად გაზომეს ამ იზოტოპების წონა, მათ იციან, რომ წონა მცირედ იცვლება ინტეგრალური რიცხვებისგან. თუ სიზუსტის მაღალი ხარისხი არ არის საჭირო, სიმრავლის პროცენტული გაანგარიშებისას შეგიძლიათ უგულებელყოთ ეს მცირედი ფრაქციული განსხვავებები.
TL; DR (ძალიან გრძელია; არ წავიკითხე)
შეგიძლიათ გამოთვალოთ იზოტოპების პროცენტული სიმრავლე ერთზე მეტი იზოტოპის მქონე ელემენტის ნიმუშში, რადგან ორი ან ნაკლები სიჭარბე უცნობია.
რა არის იზოტოპი?
პერიოდულ ცხრილში მოცემულია ელემენტები მათი ბირთვების პროტონის რაოდენობის მიხედვით. ბირთვები ასევე შეიცავს ნეიტრონებს, თუმცა, ელემენტის მიხედვით, ბირთვში შეიძლება არ იყოს ერთი, ორი, სამი ან მეტი ნეიტრონი. მაგალითად, წყალბადს (H) აქვს სამი იზოტოპი. ბირთვი 1H სხვა არაფერია, თუ არა პროტონი, მაგრამ დეიტერიუმის ბირთვი (2თ) შეიცავს ნეიტრონს და ტრიტიუმს (3თ) შეიცავს ორ ნეიტრონს. ბუნებაში გვხვდება კალციუმის (Ca) ექვსი იზოტოპი, ხოლო თუნუქისთვის (Sn), ეს რიცხვი 10-ია. იზოტოპები შეიძლება არასტაბილური იყოს და ზოგი რადიოაქტიურია. არცერთ ელემენტს, რომელიც ხდება ურანის (U) შემდეგ, რომელიც პერიოდულ სისტემაში 92-ეა, ერთზე მეტი ბუნებრივი იზოტოპი არ აქვს.
ელემენტები ორი იზოტოპით
თუ ელემენტს აქვს ორი იზოტოპი, შეგიძლიათ მარტივად დააყენოთ განტოლება თითოეული იზოტოპის წონის საფუძველზე თითოეული იზოტოპის ნათესაობის დასადგენად (W1 და ვ2) და ელემენტის წონა (Wე) პერიოდულ ცხრილში ჩამოთვლილი. თუ იზოტოპის 1-ის სიმრავლეს აღნიშნავთx, განტოლებაა:
ვ1 • x + W2 • (1 - x) = ვე
ვინაიდან ორივე იზოტოპის წონა უნდა დაემატოს ელემენტის წონის მისაცემად. (X) იპოვნეთ, გამრავლეთ 100-ზე, რომ მიიღოთ პროცენტი.
მაგალითად, აზოტს აქვს ორი იზოტოპი, 14ნ და 15N და პერიოდულ ცხრილში ჩამოთვლილია აზოტის ატომური წონა 14.007. ამ მონაცემებით განტოლების დაყენებისას მიიღებთ: 14x + 15 (1 - x) = 14.007, ხოლო (x) –სთვის გადაჭრით მიხვდებით, რომ 14N უნდა იყოს 0.993, ან 99.3 პროცენტი, რაც ნიშნავს სიჭარბეს 15N არის 0,7 პროცენტი.
ელემენტები ორზე მეტი იზოტოპით
როდესაც თქვენ გაქვთ ელემენტის ნიმუში, რომელსაც ორზე მეტი იზოტოპი აქვს, ორი მათგანის სიმრავლის პოვნა შეგიძლიათ, თუ იცით სხვების სიმრავლე.
მაგალითად, განვიხილოთ ეს პრობლემა:
ჟანგბადის საშუალო ატომური წონა (O) არის 15,9994 amu. მას აქვს სამი ბუნებრივი იზოტოპი, 16ო, 17ო და 18O და ჟანგბადის 0,037 პროცენტი შედგება 17ო. თუ ატომური წონაა 16O = 15.995 amu, 17O = 16.999 amu და 18O = 17.999 amu, რა რაოდენობითაა დანარჩენი ორი იზოტოპი?
პასუხის მოსაძებნად პროცენტები გადაიყვანე ათობითი წილადებად და გაითვალისწინე, რომ დანარჩენი ორი იზოტოპების სიმრავლეა (1 - 0.00037) = 0.99963.
დააყენეთ ერთი უცნობი სიმრავლე - თქვით 16O - იყოს (x). სხვა უცნობი სიმრავლე, ეს 18O, მაშინ 0.99963 - x.
(ატომური წონა 16O) • (ფრაქციული სიმრავლე 16O) + (ატომური წონა 17O) • (ფრაქციული სიმრავლე 17O) + (ატომური წონა 18O) • (ფრაქციული სიმრავლე 18ო) = 15.9994
(15.995) • (x) + (16.999) • (0.00037) + (17.999) • (0.99963 - x) = 15.9994
15.995x - 17.999x = 15.9994 - (16.999) • (0.00037) - (17.999) (0.99963)
x = 0,9976
მას შემდეგ რაც განვსაზღვრეთ (x) სიმრავლე 16ო, სიმრავლე 18მაშინ O არის (0.99963 - x) = (0.99963 - 0.9976) = 0.00203
სამი იზოტოპის სიმრავლე შემდეგნაირად გამოიყურება:
16O = 99,76%
17O = 0,037%
18O = 0.203%