Viena iš dažniausių užduočių, kurią turėsite atlikti kaip pradedantis mokslininkas, gebantis dirbti su duomenimis, yra suprasti vidurkio sąvoką. Dažnai susidursite su panašių objektų pavyzdžiu, kurie skiriasi pagal vieną jūsų tiriamą charakteristiką, pavyzdžiui, masę.
Gali tekti net apskaičiuoti objektų, kurių negalite tiesiogiai pasverti, pvz., Atomų, vidutinę masę.
Dauguma iš gamtoje esančių 92 atomų yra dviejų ar daugiau šiek tiek skirtingų formų, vadinamų izotopais. To paties elemento izotopai skiriasi vienas nuo kito tik jų branduoliuose esančių neutronų skaičiumi.
Gali būti naudinga visus šiuos principus taikyti kartu, kad būtų apskaičiuota vidutinė atomų pasirinkimo masė, paimta iš žinomo skirtingų izotopų telkinio.
Kas yra atomai?
Atomai yra mažiausias atskiras elemento vienetas, susidedantis iš visų to elemento savybių. Atomai susideda iš branduolio, kuriame yra protonai ir neutronai, apie kurį skrieja beveik be masės elektronai.
Protonų ir neutronų svoris yra maždaug toks pat kaip vienas kito. Kiekviename protone yra teigiamas elektrinis krūvis, kurio dydis yra lygus ir priešingas elektronui (neigiamas), tuo tarpu neutronai neturi jokio grynojo krūvio.
Atomams visų pirma būdingas jų atominis skaičius, kuris yra tik protonų skaičius atome. Pridedant arba atimant elektronus, susidaro įkrautas atomas, vadinamas jonu, o keičiant neutronų skaičių, susidaro nagrinėjamo atomo izotopas, taigi ir elementas.
Izotopai ir masės skaičius
Atomo masės skaičius yra protonų ir jo neutronų skaičius. Pavyzdžiui, chromas (Cr) turi 24 protonus (taip elementą apibrėždamas kaip chromą), o stabiliausia forma - tai yra izotopas, kuris dažniausiai atsiranda gamtoje - jis turi 28 neutronus. Taigi jo masės skaičius yra 52.
Elemento izotopai išrašomi pagal jų masės skaičių. Taigi anglies izotopas su 6 protonais ir 6 neutronais yra anglis-12, tuo tarpu sunkesnis izotopas su vienu papildomu neutronu yra anglis-13.
Dauguma elementų atsiranda kaip izotopų mišinys, kurio vienas populiarumo atžvilgiu reikšmingai vyrauja prieš kitus. Pavyzdžiui, 99,76 proc. Natūraliai susidarančio deguonies yra deguonis-16. Tačiau kai kurie elementai, tokie kaip chloras ir varis, parodo didesnį izotopų pasiskirstymą.
Vidutinės masės formulė
Matematinis vidurkis yra tiesiog visų atskirų imties rezultatų suma, padalyta iš bendro imties elementų skaičiaus. Pavyzdžiui, klasėje, kurioje yra penki mokiniai, pasiekę viktorinos 3, 4, 5, 2 ir 5 balus, viktorinos klasės vidurkis būtų
\ frac {3 + 4 + 5 + 2 + 5} {5} = 3,8
Vidutinės masės lygtį galima užrašyti įvairiais būdais, o kai kuriais atvejais turėsite žinoti su vidurkiu susijusias savybes, tokias kaip standartinis nuokrypis. Kol kas sutelkite dėmesį į pagrindinį apibrėžimą.
Svertinis vidurkis ir izotopai
Žinant santykinę kiekvieno izotopo dalį, esančią gamtoje, galima apskaičiuotiatominė masėto elemento, kuris yra vidutinis, o ne vieno atomo masė, o skaičius, esantis tarp sunkiausių ir lengviausių izotopų.
Jei visų izotopų buvo vienodu kiekiu, galite tiesiog susumuoti kiekvienos rūšies izotopų masę ir padalyti iš skirtingų esančių izotopų rūšių (paprastai dviejų ar trijų) skaičiaus.
Vidutinė atominė masė, pateikiama atominės masės vienetais (amu), visada yra panaši į masės skaičių, tačiau tai nėra sveikas skaičius.
Vidutinė atominė masė: pavyzdys
Chloro-35 atominė masė yra 34,969 amu ir sudaro 75,77% chloro Žemėje.
Chloro-37 atominė masė yra 36,966 amu, o procentinė gausa - 24,23%.
Norėdami apskaičiuoti vidutinę chloro atominę masę, naudokite elemento periodinėje lentelėje pateiktą informaciją (žr. „Ištekliai“), kad surastumėte (svertinį) vidurkį, bet procentus pakeiskite dešimtainiais ženklais:
(34.969 \ kartus 0.7577) + (36.966 \ kartus 0.2423) = 35.45 \ text {amu}