Izotopu pārpilnības problēmu risināšanai tiek izmantota norādītā elementa vidējā atoma masa un algebriskā formula. Lūk, kā jūs varat izdarīt šāda veida problēmas.
Relatīvā pārpilnības ķīmija
Relatīvā pārpilnības definīcija ķīmijā ir noteikta izotopa procentuālais daudzums dabā. Atomu masa, kas periodiskajā tabulā norādīta elementam, ir visu zināmo šī elementa izotopu vidējā masa.
Atcerieties, ka, mainoties neitronu skaitam kodolā, elementa identitāte paliek nemainīga. Neitronu skaita izmaiņas kodolā apzīmē izotops: slāpeklis-14 ar 7 neitroniem un slāpeklis-15 ar 8 neitroniem ir divi dažādi slāpekļa izotopi.
Lai atrisinātu izotopu pārpilnības problēmas, konkrētā problēma prasīs relatīvo pārpilnību vai konkrētā izotopa masu.
1. solis: atrodiet vidējo atomu masu
Periodiskajā tabulā identificējiet elementa atomu masu no savas izotopu pārpilnības problēmas. Par piemēru tiks izmantots slāpeklis: 14.007 amu.
2. solis: iestatiet relatīvā pārpilnības problēmu
Izmantojiet šādu formulu relatīvās pārpilnības ķīmijas problēmām:
(M1) (x) + (M2) (1-x) = M (E)
- M1 ir viena izotopa masa
- x ir relatīvā pārpilnība
- M2 ir otrā izotopa masa
- M (E) ir periodiskās tabulas elementa atoma masa
Problēmas piemērs: Ja viena slāpekļa izotopa, slāpekļa-14, masa ir 14,003 amu un cita, slāpekļa-15, ir 15 000 amu, atrodiet izotopu relatīvo daudzumu.
Problēma ir lūgt atrisināt x, relatīvo pārpilnību. Piešķiriet vienu izotopu kā (M1) un otru kā (M2).
- M1 = 14,003 amu (slāpeklis-14)
- x = nezināma relatīvā pārpilnība
- M2 = 15 000 amu (slāpeklis-15)
- M (E) = 14,007 amu
Kad informācija tiek ievietota vienādojumā, tā izskatās šādi:
14,003x + 15 000 (1-x) = 14,007
Kāpēc vienādojumu var izveidot šādi: Atgādināsim, ka šo divu izotopu summa būs vienāda ar 100 procentiem no visa dabā sastopamā slāpekļa. Vienādojumu var iestatīt kā procentu vai decimālu.
Procentuāli vienādojums būtu: (x) + (100-x) = 100, kur 100 apzīmē kopējos procentus dabā.
Ja vienumu iestatāt kā decimāldaļu, tas nozīmē, ka pārpilnība būtu vienāda ar 1. Tad vienādojums kļūtu: x + (1 - x) = 1. Ņemiet vērā, ka šis vienādojums ir ierobežots ar diviem izotopiem.
3. solis: Atrisiniet x, lai iegūtu nezināmā izotopa relatīvo pārpilnību
Izmantojiet algebru, lai atrisinātu x. Slāpekļa piemērs tiek veikts šādās darbībās:
- Vispirms izmantojiet sadales īpašību: 14,003x + 15 000 - 15 000x = 14,007
- Tagad apvienojiet līdzīgus terminus: -0,997x = -0,993
- Atrisiniet x, nirstot līdz -0,997
x = 0,996
4. solis: atrodiet pārpilnības procentuālo daudzumu
Tā kā x = 0,996, reiziniet ar 100, lai iegūtu procentus: slāpeklis-14 ir 99,6%.
Tā kā (1-x) = (1 - 0,996) = 0,004, reiziniet ar 100: slāpeklis-15 ir 0,4%.
Slāpekļa-14 izotopa pārpilnība ir 99,6 procenti, un slāpekļa-15 izotopu - 0,4 procenti.
Relatīvās pārpilnības aprēķināšana masas spektroskopijā
Ja tika norādīts elementa masas spektrs, relatīvo procentuālo izotopu daudzumu parasti uzrāda kā vertikālu joslu grafiku. Kopējais daudzums var izskatīties tā, it kā tas pārsniedz 100 procentus, bet tas ir tāpēc, ka masas spektrs darbojas ar relatīvo procentuālo izotopu daudzumu.
Piemērs to skaidri parādīs. Slāpekļa izotopu modelis parādīs 100 relatīvo pārpilnību slāpeklim-14 un 0,37 slāpeklim-15. Lai to atrisinātu, tiktu izveidots šāds koeficients:
(relatīvā izotopu pārpilnība spektrā) / (visu relatīvo izotopu daudzumu summa spektrā)
slāpeklis-14 = (100) / (100 + 0,37) = 0,996 vai 99,6%
slāpeklis-15 = (0,37) / (100 + 0,37) = 0,004 vai 0,4%