Atomų branduoliuose yra tik protonai ir neutronai, ir kiekvieno iš jų pagal apibrėžimą masė yra maždaug 1 atominės masės vienetas (amu). Todėl kiekvieno elemento, kuris neapima elektronų, kurie laikomi nereikšmingais, svorio atominis svoris turėtų būti sveikasis skaičius. Greitas periodinės lentelės peržiūra rodo, kad daugumos elementų atomų masėse yra dešimtainė trupmena. Taip yra todėl, kad nurodytas kiekvieno elemento svoris yra visų natūraliai atsirandančių to elemento izotopų vidurkis. Greitas skaičiavimas gali nustatyti kiekvieno elemento izotopo gausą procentais, jei žinote izotopų atomų svorį. Kadangi mokslininkai tiksliai išmatavo šių izotopų svorį, jie žino, kad svoris šiek tiek skiriasi nuo integralinių skaičių. Skaičiuodami gausos procentus, galite nepaisyti šių nedidelių dalinių skirtumų, nebent reikia didelio tikslumo laipsnio.
TL; DR (per ilgai; Neskaitė)
Galite apskaičiuoti izotopų gausos procentą elemento, turinčio daugiau nei vieną izotopą, mėginyje, jei nežinoma dviejų ar mažiau.
Kas yra izotopas?
Elementai yra išvardyti periodinėje lentelėje pagal protonų skaičių jų branduoliuose. Branduoliuose taip pat yra neutronų, ir, atsižvelgiant į elementą, branduolyje gali būti ne vienas, vienas, du, trys ar daugiau neutronų. Pavyzdžiui, vandenilis (H) turi tris izotopus. Branduolys 1H yra ne kas kitas, o protonas, bet deuterio branduolys (2H) yra neutronas ir tričio (3H) yra du neutronai. Gamtoje yra šeši kalcio (Ca) izotopai, o alavo (Sn) skaičius yra 10. Izotopai gali būti nestabilūs, o kai kurie yra radioaktyvūs. Nė vienas iš elementų, atsirandančių po Urano (U), kuris yra 92-asis periodinėje lentelėje, neturi daugiau nei vieno natūralaus izotopo.
Elementai su dviem izotopais
Jei elementas turi du izotopus, galite lengvai nustatyti lygtį, kad nustatytumėte santykinę kiekvieno izotopo gausą pagal kiekvieno izotopo svorį (W1 ir W2) ir elemento svoris (We), išvardytų periodinėje lentelėje. Jei 1 izotopo gausą žymite pagalx, lygtis yra:
W1 • x + W2 • (1 - x) = We
nes abiejų izotopų svoriai turi būti pridedami, kad gautų elemento svorį. Radę (x), padauginkite iš 100, kad gautumėte procentą.
Pavyzdžiui, azotas turi du izotopus, 14N ir 15N, o periodinėje lentelėje azoto atominė masė nurodoma kaip 14,007. Nustatydami lygtį su šiais duomenimis, gausite: 14x + 15 (1 - x) = 14.007, o išsprendę (x) rasite gausybę 14N yra 0,993 arba 99,3 proc., O tai reiškia gausą 15N yra 0,7 proc.
Elementai, turintys daugiau nei du izotopus
Turėdami elemento, kuriame yra daugiau nei du izotopai, pavyzdį, jei žinote kitų, gausite du iš jų.
Apsvarstykite šią problemą:
Vidutinis deguonies (O) atominis svoris yra 15,9994 amu. Jame yra trys natūraliai randami izotopai, 16O, 17O ir 18O ir 0,037 proc. Deguonies sudaro 17O. Jei atominiai svoriai yra 16O = 15,995 amu, 17O = 16,999 amu ir 18O = 17,999 amu, kokia yra kitų dviejų izotopų gausa?
Norėdami rasti atsakymą, perskaičiuokite procentus į dešimtaines trupmenas ir atkreipkite dėmesį, kad kitų dviejų izotopų gausa yra (1 - 0,00037) = 0,99963.
Nustatykite vieną iš nežinomų gausų - pasakykite, kad 16O - būti (x). Kita nežinoma gausa, ta 18O yra 0,99963 - x.
(atominė masė 16O) • (trupmeninė gausa 16O) + (atominė masė 17O) • (trupmeninė gausa 17O) + (atominė masė 18O) • (trupmeninė gausa 18O) = 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
Apibrėžęs (x) kaip 16O, gausa 18Tada O yra (0,99963 - x) = (0,99963 - 0,9976) = 0,00203
Tuomet trijų izotopų gausa yra:
16O = 99,76%
17O = 0,037%
18O = 0,203%