Viens no izplatītākajiem uzdevumiem, kas jums būs jāveic kā topošais zinātnieks, kurš spēj strādāt ar datiem, ir izprast vidējā līmeņa jēdzienu. Bieži vien jūs sastopaties ar līdzīgu objektu paraugu, kas atšķiras atkarībā no vienas pētāmās īpašības, piemēram, masas.
Iespējams, jums pat būs jāaprēķina tādu objektu grupas vidējā masa, kurus nevarat tieši nosvērt, piemēram, atomi.
Lielākā daļa 92 dabā sastopamo atomu ir divās vai vairākās nedaudz atšķirīgās formās, ko sauc par izotopiem. Viena elementa izotopi atšķiras viens no otra tikai ar to kodolos esošo neitronu skaitu.
Var būt noderīgi piemērot visus šos principus kopā, lai iegūtu vidējo atomu atlases masu, kas iegūta no zināma dažādu izotopu kopuma.
Kas ir atomi?
Atomi ir mazākā atsevišķā elementa vienība, kas sastāv no visām šī elementa īpašībām. Atomi sastāv no kodola, kas satur protonus un neitronus, par kuru riņķo gandrīz bezmasas elektroni.
Protonu un neitronu svars ir aptuveni vienāds ar otru. Katrs protons satur pozitīvu elektrisko lādiņu, kura lielums ir vienāds un pretējs elektronam (negatīvs), bet neitroniem nav tīras maksas.
Atomus galvenokārt raksturo to atomu skaits, kas ir tikai protonu skaits atomā. Elektronu pievienošana vai atņemšana rada uzlādētu atomu, ko sauc par jonu, savukārt, mainot neitronu skaitu, tiek izveidots attiecīgā atoma un līdz ar to arī elementa izotops.
Izotopi un masas numurs
Atoma masas skaitlis ir protonu un tajā esošo neitronu skaits. Piemēram, hromam (Cr) ir 24 protoni (tādējādi elementu definējot kā hromu), un tā stabilākajā formā - tas ir, izotopā, kas visbiežāk parādās dabā - tam ir 28 neitroni. Tādējādi tās masas skaitlis ir 52.
Elementa izotopus, norakstot, nosaka pēc to masas skaita. Tādējādi oglekļa izotops ar 6 protoniem un 6 neitroniem ir ogleklis-12, turpretī smagākais izotops ar vienu papildu neitronu ir ogleklis-13.
Lielākā daļa elementu rodas kā izotopu sajaukums, un viens no tiem "popularitātes" ziņā ievērojami dominē pār citiem. Piemēram, 99,76 procenti dabiskā skābekļa ir skābeklis-16. Daži elementi, piemēram, hlors un varš, tomēr izotopu izplatība ir plašāka.
Vidējā masas formula
Matemātiskais vidējais ir vienkārši visu izlasē iegūto rezultātu summa, kas dalīta ar kopējo izlases vienību skaitu. Piemēram, klasē ar pieciem skolēniem, kuri sasniedza viktorīnas rezultātus 3, 4, 5, 2 un 5, klases viktorīnas vidējais rādītājs būtu
\ frac {3 + 4 + 5 + 2 + 5} {5} = 3,8
Vidējās masas vienādojumu var rakstīt dažādos veidos, un dažos gadījumos jums būs jāzina ar vidējo lielumu saistītas pazīmes, piemēram, standartnovirze. Pagaidām vienkārši koncentrējieties uz pamata definīciju.
Svērtais vidējais un izotopi
Zinot dabā sastopamā konkrētā elementa katra izotopa relatīvo daļu, varat aprēķinātatomu masano šī elementa, kas, tā kā tas ir vidējais rādītājs, nav jebkura viena atoma masa, bet gan skaitlis, kas atrodas starp vissmagākajiem un vieglākajiem izotopiem.
Ja visi izotopi būtu vienādā daudzumā, jūs vienkārši varētu saskaitīt katra veida izotopu masu un dalīt ar dažādu esošo izotopu veidu skaitu (parasti divi vai trīs).
Vidējā atoma masa, kas norādīta atomu masas vienībās (amu), vienmēr ir līdzīga masas skaitlim, bet tas nav vesels skaitlis.
Vidējā atomu masa: piemērs
Hlora-35 atomu masa ir 34,969 amu, un tas veido 75,77% hlora uz Zemes.
Hlora-37 atomu masa ir 36,966 amu un procentuālā pārpilnība ir 24,23%.
Lai aprēķinātu vidējo hlora atomu masu, izmantojiet elementa periodiskās tabulas informāciju (skatīt resursus), lai atrastu (svērto) vidējo, bet mainot procentus līdz decimāldaļām:
(34,969 \ reizes 0,7577) + (36,966 \ reizes 0,2423) = 35,45 \ teksts {amu}