Izotopų gausos problemoms spręsti naudojama vidutinė duoto elemento atominė masė ir algebrinė formulė. Štai kaip galite išspręsti tokio tipo problemas.
Santykinio gausumo chemija
Santykinis gausos apibrėžimas chemijoje yra konkretaus gamtoje esančio izotopo procentinė dalis. Periodinėje lentelėje elementui nurodyta atominė masė yra visų žinomų to elemento izotopų vidutinė masė.
Atminkite, kad kai branduolyje keičiasi neutronų skaičius, elemento tapatumas išlieka tas pats. Neutronų skaičiaus pokytis branduolyje žymi an izotopas: azotas-14 su 7 neutronais ir azotas-15 su 8 neutronais yra du skirtingi azoto elemento izotopai.
Norint išspręsti izotopų gausos problemas, tam tikra problema reikalauja santykinio gausumo arba konkretaus izotopo masės.
1 žingsnis: raskite vidutinę atominę masę
Periodinėje lentelėje nustatykite elemento atominę masę pagal savo izotopų gausos problemą. Kaip pavyzdys bus naudojamas azotas: 14.007 amu.
2 žingsnis: nustatykite santykinio gausumo problemą
Santykinio gausumo chemijos problemoms naudokite šią formulę:
(M1) (x) + (M2) (1-x) = M (E)
- M1 yra vieno izotopo masė
- x yra santykinis gausumas
- M2 yra antrojo izotopo masė
- M (E) yra elemento atominė masė iš periodinės lentelės
Problemos pavyzdys: Jei vieno azoto izotopo, azoto-14, masė yra 14,003 amu, o kito azoto-15 izotopas yra 15 000 amų, raskite santykinę izotopų gausą.
Problema yra paprašyti išspręsti x, santykinę gausą. Paskirkite vieną izotopą kaip (M1), o kitą - kaip (M2).
- M1 = 14,003 amu (azotas-14)
- x = nežinoma santykinė gausa
- M2 = 15 000 amu (azotas-15)
- M (E) = 14,007 amu
Kai informacija dedama į lygtį, ji atrodo taip:
14,003x + 15 000 (1-x) = 14,007
Kodėl lygtį galima nustatyti tokiu būdu: Primename, kad šių dviejų izotopų suma bus lygi 100 procentų viso gamtoje esančio azoto. Lygtį galima nustatyti procentais arba dešimtainiu skaičiumi.
Procentais lygtis būtų: (x) + (100-x) = 100, kur 100 žymi bendrą gamtoje esantį procentą.
Jei lygtį nustatysite kaip dešimtainį, tai reiškia, kad gausa būtų lygi 1. Tada lygybė taptų: x + (1 - x) = 1. Atkreipkite dėmesį, kad ši lygtis apsiriboja dviem izotopais.
3 žingsnis: Išspręskite x, kad gautumėte santykinį nežinomo izotopo gausą
Naudokite algebrą, kad išspręstumėte x. Azoto pavyzdys atliekamas toliau nurodytais veiksmais:
- Pirmiausia naudokite skirstomąją savybę: 14,003x + 15 000 - 15 000x = 14,007
- Dabar sujunkite panašius terminus: -0,997x = -0,993
- Išspręskite x nardydami iki -0,997
x = 0,996
4 žingsnis: raskite procentinę gausą
Kadangi x = 0,996, padauginkite iš 100, kad gautumėte procentą: azotas-14 yra 99,6%.
Kadangi (1-x) = (1 - 0,996) = 0,004, padauginkite iš 100: azoto-15 yra 0,4%.
Azoto-14 izotopo gausa yra 99,6 proc., Azoto-15 izotopo - 0,4 proc.
Skaičiuojant santykinę gausą masių spektroskopijoje
Jei buvo pateiktas elemento masės spektras, santykinis izotopų gausos procentas paprastai pateikiamas kaip vertikalios juostos grafikas. Bendras vaizdas gali atrodyti lyg viršijantis 100 proc., Bet taip yra todėl, kad masės spektras veikia esant santykiniam procentiniam izotopų gausumui.
Pavyzdys tai aiškiai parodys. Azoto izotopų schema parodytų 100 santykinę azoto-14 gausą ir 0,37 azoto-15. Norėdami tai išspręsti, būtų nustatytas toks santykis:
(santykinis izotopų gausumas spektre) / (visų santykinių izotopų gausų spektre suma)
azoto-14 = (100) / (100 + 0,37) = 0,996 arba 99,6%
azotas-15 = (0,37) / (100 + 0,37) = 0,004 arba 0,4%