Når du ser opp atommassen til et element, si karbon, går du til det periodiske systemet og ser under element-symbolet. Denne verdien er faktisk den gjennomsnittlige atommassen til elementet. Men gjennomsnittlig av hva?
De fleste naturlig forekommende elementene har mer enn en isotop. Isotoper av et element har forskjellige masser fordi de inneholder forskjellige antall nøytroner. Når man måler atommassen, legger forskere seg til å bruke gjennomsnitt masse av den naturlig forekommende blandingen av isotoper.
Beregning av gjennomsnittlig atommasse
Ta en titt på karbon: Den naturlige overflod av karbon-12 og karbon-13 er henholdsvis 98,90 prosent og 1,10 prosent. Atommassen til karbon-12 er 12,00000 amu (atommasseenhet) mens atommassen til karbon-13 er 13,00335 amu.
For å beregne den gjennomsnittlige atommassen, må den prosentvise overfloden først konverteres til desimaler. Betydningen at når overflaten blir lagt sammen, må den være lik en. For å konvertere den prosentvise overfloden til en desimal, divider med 100.
Fraksjonell overflod av karbon-12 er 0,9890, og brøkdel av karbon-13 er 0,0110.
Deretter multipliserer du brøkoverflaten med massen og legger dem sammen.
Så,
Den gjennomsnittlige atommassen av karbon er denne 12,01 amu. Dette er antallet rapportert i det periodiske systemet. Det er fornuftig at den gjennomsnittlige atommassen er nærmere 12 siden den brøkvise mengden av karbon-12 er mye mer enn karbon-13.
Den gjennomsnittlige atommasseformelen
Prosessen ovenfor kan generaliseres med følgende formel:
Her, m er massen til en bestemt isotop, og f er den brøkvise overflod. Så lenge alle verdier av f legg til en, du er god å gå. Dette er en god sjekk for å sikre at du gjør matematikken riktig.
Ta en titt på dette eksemplet på å beregne den gjennomsnittlige atommassen til magnesium. Tabellen nedenfor inneholder informasjon om isotopen, massen og overflod.
| Isotop | Masse | Overflod |
|---|---|---|
24Mg |
23.98504 |
78.99% |
25Mg |
24.98583 |
10.00% |
26Mg |
25.98259 |
11.01% |
Du kan bruke formelen ovenfor for å finne den gjennomsnittlige atommassen.
Begynn med å konvertere prosentandeler til brøkoverflod ved å dele hvert tall med 100. Etter å ha gjort dette ser tabellen ut som følger:
| Isotop | Masse | Fraksjonell overflod |
|---|---|---|
24Mg |
23.98504 |
0.7899 |
25Mg |
24.98583 |
0.1000 |
26Mg |
25.98259 |
0.1101 |
For å være sikker på at du har gjort matematikken riktig, og at verdiene du har er riktige, er det en god ide å sørge for at alle brøkoverflodene opp til en.
Bra, det legger opp til en. Du kan fortsette med beregningen.
Deretter kan du plugge inn massen og den tilsvarende brøkoverflaten i ligningen beskrevet ovenfor:
Å sette inn verdiene fra tabellen gir:
Sammen betyr dette at den gjennomsnittlige atommassen til Mg er:
Det er veldig viktig å merke seg at mens den gjennomsnittlige atommassen til magnesium er 24,31 amu, og den gjennomsnittlige atommassen av karbon er 12,01 amu, er dette ikke massen til et enkelt atom. For eksempel hvis du skulle hente en individuelt karbonatom (late som det er mulig!) da ville det enten være 12.00 amu eller 13.000335 amu. Det ville ikke være 12,01 amu.
På samme måte når du tar opp et enkelt magnesiumatom, vil det enten være 23.98504 amu, 24.98583 amu eller 25.98259 amu. Den gjennomsnittlige atommassen er rett og slett en måte for forskere å gjøre rede for de stabile isotoper av et grunnstoff som finnes på jorden. Det betegner ikke massen til et individuelt atom med mindre elementet bare har en stabil isotop.