Relatieve massa is een belangrijk begrip in de chemie. Het bestaat om het proces van het uitwerken van de massa van een atoom of molecuul te vereenvoudigen. In absolute eenheden hebben protonen en neutronen massa's in de orde van 10−27 kilogram, wat een miljardste van een miljardste van een miljardste van een kilogram is, en elektronen hebben een nog kleinere massa van ongeveer 10−30 kilogram, ongeveer duizend keer minder dan een proton of neutron. Dit zou in praktische situaties moeilijk zijn om mee om te gaan, dus wetenschappers definiëren de relatieve atomaire massa van een koolstofatoom als 12 en werken al het andere op die basis uit.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Vind de relatieve massa van een atoom door het aantal protonen op te tellen bij het aantal neutronen. Waterstof heeft een relatieve atoommassa van 1 en koolstof-12 heeft een relatieve atoommassa van 12.
Isotopen van hetzelfde element hebben verschillende aantallen neutronen, dus je moet voor één specifieke isotoop rekenen. Periodieke tabellen tonen de relatieve atomaire massa als het laagste getal voor een element, maar dit houdt rekening met eventuele isotopen.
Vind relatieve molecuulmassa's door de bijdragen van elk element bij elkaar op te tellen. Gebruik de chemische formule om uit te vinden hoeveel van elk atoom is inbegrepen, vermenigvuldig hun relatieve atoommassa's met het aantal atomen van elk aanwezig, en tel ze dan allemaal op om het resultaat te vinden.
Wat is de relatieve massa?
Relatieve massa is de massa van een atoom of molecuul ten opzichte van die van 1/12 van een koolstof-12-atoom. Volgens dit schema heeft een neutraal waterstofatoom een massa van 1. Je kunt dit zien als het tellen van elk proton of neutron als 1 en het negeren van de massa's van elektronen omdat ze in vergelijking zo klein zijn. Dus de formule voor relatieve atomaire massa is eenvoudig:
Relatieve atoommassa = aantal protonen + aantal neutronen
Omdat wetenschappers echter een koolstof-12-atoom als het "standaardatoom" hebben ingesteld, is de technische definitie:
Relatieve atomaire massa = massa van atoom ÷ (1/12 van de massa van een koolstof-12-atoom)
De relatieve atoommassa van een element
Elementen zijn de basisbouwsteenatomen die zijn gemaakt in de oerknal of in sterren, en ze worden weergegeven in het periodiek systeem. De relatieve atoommassa is het onderste getal op het periodiek systeem (het bovenste getal is het atoomnummer, dat het aantal protonen telt). U kunt dit nummer voor veel elementen rechtstreeks uit vereenvoudigde periodieke tabellen lezen.
Technisch nauwkeurige periodieke tabellen verklaren echter het bestaan van verschillende isotopen, en de relatieve atoommassa's die ze opsommen zijn geen hele getallen. Isotopen zijn versies van hetzelfde element met verschillende aantallen neutronen.
Je kunt de relatieve massa van een element altijd vinden door het aantal protonen op te tellen bij het aantal neutronen voor de specifieke isotoop van het element dat je overweegt. Een koolstof-12-atoom heeft bijvoorbeeld 6 protonen en 6 neutronen, en heeft dus een relatieve atoommassa van 12. Merk op dat wanneer een isotoop van een atoom wordt gespecificeerd, het getal achter de naam van het element de relatieve atoommassa is. Dus uranium-238 heeft een relatieve massa van 238.
Het periodiek systeem en isotopen
De relatieve atomaire massa's op het periodiek systeem omvatten de bijdrage van verschillende isotopen door een gewogen gemiddelde te nemen van de massa's van de verschillende isotopen op basis van hun overvloed. Chloor heeft bijvoorbeeld twee isotopen: chloor-35 en chloor-37. Driekwart van het chloor in de natuur is chloor-35 en het resterende kwart is chloor-37. De formule die wordt gebruikt voor de relatieve massa's in het periodiek systeem is:
Relatieve atomaire massa = (isotoop 1 massa × isotoop 1 overvloed + isotoop 2 massa × isotoop 2 overvloed + …) ÷ 100
Dus voor chloor is dit:
Relatieve atomaire massa = (35 × 75 + 37 × 25) ÷ 100
= (2,625 + 925) ÷ 100 = 35.5
Voor chloor is de relatieve atomaire massa op het periodiek systeem 35,5 in lijn met deze berekening.
Relatieve moleculaire massa
Voeg eenvoudig de relatieve massa's van de samenstellende elementen toe om de relatieve massa van een molecuul te vinden. Dit is gemakkelijk te doen als je de relatieve atoommassa's van de elementen in kwestie kent. Water heeft bijvoorbeeld de chemische formule H2O, dus er zijn twee atomen waterstof en één atoom zuurstof.
Bereken de relatieve molecuulmassa door de relatieve atoommassa van elk atoom te vermenigvuldigen met het aantal van die atomen in het molecuul en de resultaten vervolgens bij elkaar op te tellen. Dit ziet er zo uit:
Relatieve molecuulmassa = (aantal atomen van element 1 × relatieve massa van element 1) + (aantal atomen van element 2 × relatieve massa van element 2) + …
Voor H2O, element 1 is waterstof met een relatieve atoommassa van 1, en element 2 is zuurstof met een relatieve atoommassa van 16, dus:
Relatieve molecuulmassa = (2 × 1) + (1 × 16) = 2 + 16 = 18
Voor H2ZO4, element 1 is waterstof (H), element 2 is zwavel (S met relatieve massa =32), en element 3 is zuurstof (O), dus dezelfde berekening geeft:
Relatieve molecuulmassa van H2ZO4 = (aantal atomen van H × relatieve massa van H) + (aantal atomen van S × relatieve massa van S) + (aantal atomen van O × relatieve massa van O)
= (2 × 1) + (1 × 32) + (4 × 16)
= 2 + 32 + 64 = 98
U kunt dezelfde benadering voor elk molecuul gebruiken.