Kā aprēķināt pārpilnības procentuālo daudzumu

Atomu kodolos ir tikai protoni un neitroni, un katram no tiem pēc definīcijas ir aptuveni 1 atomu masas vienības (amu) masa. Tāpēc katra elementa atomu svaram, kas neietver elektronu svaru, kas tiek uzskatīts par nenozīmīgu, jābūt veselam skaitlim. Ātra periodiskās tabulas izpēte parāda, ka lielākās daļas elementu atomu svars satur decimāldaļu. Tas ir tāpēc, ka katra elementa uzskaitītais svars ir visu šī elementa dabiski sastopamo izotopu vidējais lielums. Veicot ātru aprēķinu, var noteikt katra elementa izotopa procentuālo daudzumu procentos, ja vien jūs zināt izotopu atomu svaru. Tā kā zinātnieki ir precīzi izmērījuši šo izotopu svaru, viņi zina, ka svars nedaudz atšķiras no neatņemamajiem skaitļiem. Ja vien nav nepieciešama augsta precizitātes pakāpe, aprēķinot pārpilnības procentus, varat ignorēt šīs nelielās daļējās atšķirības.

TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)

Jūs varat aprēķināt izotopu daudzuma procentuālo daudzumu elementa paraugā ar vairāk nekā vienu izotopu, ja divu vai mazāka daudzuma skaits nav zināms.

Elementi periodiskajā tabulā ir uzskaitīti pēc protonu skaita to kodolos. Kodolos ir arī neitroni, un atkarībā no elementa kodolā var būt ne viens, ne viens, ne divi, ne trīs vai vairāk. Piemēram, ūdeņradim (H) ir trīs izotopi. Kodols ¹H nav nekas cits kā protons, bet deitērija kodols (²H) satur neitronu un tritiju (³H) satur divus neitronus. Dabā sastopami seši kalcija (Ca) izotopi, un alvas (Sn) skaitlis ir 10. Izotopi var būt nestabili, un daži no tiem ir radioaktīvi. Nevienam no elementiem, kas rodas pēc Urāna (U), kas periodiskajā tabulā ir 92. vietā, ir tikai viens dabiskais izotops.

Ja elementam ir divi izotopi, varat viegli izveidot vienādojumu, lai noteiktu katra izotopa relatīvo daudzumu, pamatojoties uz katra izotopa svaru (W₁ un W₂) un elementa svaru (W_e), kas uzskaitīti periodiskajā tabulā. Ja jūs apzīmējat izotopu 1 pārpilnību arx, vienādojums ir:

​W₁ • x + W₂ • (1 - x) = W_e​

tā kā abu izotopu svariem ir jāpieskaita, lai iegūtu elementa svaru. Kad esat atradis (x), reiziniet to ar 100, lai iegūtu procentus.

Piemēram, slāpeklim ir divi izotopi, ¹⁴N un ¹⁵N, un periodiskajā tabulā slāpekļa atoma svars ir 14,007. Iestatot vienādojumu ar šiem datiem, jūs saņemat: 14x + 15 (1 - x) = 14.007, un, atrisinot (x), jūs atradīsit ¹⁴N ir 0,993 vai 99,3 procenti, kas nozīmē ¹⁵N ir 0,7 procenti.

Kad jums ir tāda elementa paraugs, kurā ir vairāk nekā divi izotopi, jūs varat atrast divu no tiem pārpilnību, ja zināt pārējo pārpilnību.

Apsveriet šo piemēru kā piemēru:

Skābekļa (O) vidējais atomu svars ir 15,9994 amu. Tam ir trīs dabā sastopami izotopi, ¹⁶O, ¹⁷O un ¹⁸O, un 0,037 procentus skābekļa veido ¹⁷O. Ja atomu svari ir ¹⁶O = 15,995 amu, ¹⁷O = 16,999 amu un ¹⁸O = 17,999 amu, kāda ir pārējo divu izotopu pārpilnība?

Lai atrastu atbildi, konvertējiet procentus decimāldaļās un ņemiet vērā, ka pārējo divu izotopu pārpilnība ir (1 - 0,00037) = 0,99963.