როგორ მოვძებნოთ იზოტოპის ფრაქციული სიჭარბე

პერიოდულ ცხრილში თითოეულ ელემენტს აქვს ბირთვში დადებითად დამუხტული პროტონის უნიკალური რაოდენობა, მაგრამ ნეიტრონების რაოდენობა, რომელთაც არა აქვთ მუხტი, შეიძლება განსხვავდებოდეს. სხვადასხვა რაოდენობის ნეიტრონების მქონე ელემენტის ატომები ამ ელემენტის იზოტოპები არიან. 20 – ს გარდა, ყველა ელემენტს აქვს ერთზე მეტი ბუნებრივად არსებული იზოტოპი და ზოგიერთ ელემენტს აქვს მრავალი. კალის (Sn), 10 ბუნებრივი იზოტოპით, ამ კატეგორიაში გამარჯვებულია. ნეიტრონებს აქვთ იგივე მასა, რაც პროტონებს, ამიტომ სხვადასხვა იზოტოპებს აქვთ სხვადასხვა ატომური მასები და ატომური პერიოდულ ცხრილში ჩამოთვლილი ელემენტის წონა არის თითოეული იზოტოპის საშუალო გამრავლებული მისზე სიმრავლე.

ატომური წონა = ∑ (ატომური მასა x ფარდობითი სიჭარბე)

შესაძლებელია იზოტოპების ატომური მასების საფუძველზე ორი იზოტოპის მქონე ელემენტების მათემატიკური გაანგარიშება, მაგრამ თქვენ გჭირდებათ ლაბორატორიული ტექნიკა ორზე მეტი ელემენტისთვის.

TL; DR (ძალიან გრძელია; არ წავიკითხე)

თუ ელემენტს ორი იზოტოპი აქვს, მათი წილადი სიმრავლის პოვნა მათემატიკის გამოყენებით შეგიძლიათ. წინააღმდეგ შემთხვევაში, გჭირდებათ მასობრივი სპექტრომეტრი.

განვიხილოთ ელემენტის ორი იზოტოპით m₁ და მ₂. მათი წილადი სიმრავლე 1-ს უნდა დაემატოს, ასე რომ, თუ პირველის სიჭარბე არის x, მეორის სიმრავლეა 1 - x. Ეს ნიშნავს

ატომური წონა = მ₁x + მ₂(1 - x)

გამარტივება და ამოხსნა x- სთვის:

x = (ატომური წონა - მ₂) ÷ (მ₁ - მ₂)

რაოდენობა x არის იზოტოპის ფრაქციული სიმრავლე მასით m₁.

ქლორს აქვს ორი ბუნებრივი იზოტოპი: ³⁵Cl, მასით 34.9689 amu (ატომური მასის ერთეულები) და ³⁷Cl, მასით 36.9659 amu. თუ ქლორის ატომური წონაა 35,46 amu, რა არის თითოეული იზოტოპის ფრაქციული სიმრავლე?

მოდით x იყოს ფრაქციული სიმრავლე ³⁵კლ. ზემოთ მოცემული განტოლების თანახმად, თუ მასას დავუშვებთ ³⁵Cl იყოს მ₁ და რომ ³⁷Cl იყოს მ₂, მივიღებთ:

x = (35.46 - 36.9659) ÷ (34.9689 - 36.9659) = 0.5911 / 1.997 = -1.5059 / -1.997 = 0.756

ფრაქციული სიმრავლე ³⁵Cl არის 0,756 და რომ ³⁷Cl არის 0.244.

მეცნიერები ლაბორატორიაში ორზე მეტი იზოტოპის მქონე ელემენტების ფარდობით სიმრავლეს ადგენენ ტექნიკის გამოყენებით, რომელსაც მასობრივი სპექტრომეტრია ეწოდება. ისინი აორთქლებენ ელემენტის შემცველ ნიმუშს და ბომბავს მას მაღალი ენერგიის ელექტრონებით. ამით დამუხტულია ნაწილაკები, რომლებიც ისინი მიმართულია მაგნიტური ველის მეშვეობით, რომელიც მათ გადახრის. უფრო მძიმე იზოტოპები უფრო მეტად იხრებიან ვიდრე მსუბუქი. სპექტრომეტრი ზომავს მასის დატვირთვის თანაფარდობას თითოეული იზოტოპისგან, რომელსაც აფიქსირებს, ასევე იზომება თითოეული მათგანი და აჩვენებს მათ, როგორც ხაზების სერიას, რომელსაც სპექტრი ეწოდება. სპექტრი ჰგავს ზოლის გრაფიკს, რომელიც აყალიბებს მასა-მუხტის თანაფარდობას შედარებით სიმრავლისა.