Quando você olha para a massa atômica de um elemento, digamos carbono, você vai para a tabela periódica e olha abaixo do símbolo do elemento. Este valor é na verdade a massa atômica média do elemento. Mas, média de quê?
A maioria dos elementos que ocorrem naturalmente tem mais de um isótopo. Isótopos de um elemento têm diferentes massas porque contêm diferentes números de nêutrons. Ao medir a massa atômica, os cientistas decidem usar o média massa da mistura natural de isótopos.
Calculando a Massa Atômica Média
Dê uma olhada no carbono: a abundância natural de carbono-12 e carbono-13 é de 98,90% e 1,10%, respectivamente. A massa atômica do carbono-12 é 12,00000 amu (unidade de massa atômica), enquanto a massa atômica do carbono-13 é 13,00335 amu.
Para calcular a massa atômica média, a abundância percentual deve primeiro ser convertida em decimais. Isso significa que, quando somadas, as abundâncias devem ser iguais a um. Para converter a abundância percentual em um decimal, divida por 100.
A abundância fracionária do carbono-12 é 0,9890 e a abundância fracionária do carbono-13 é 0,0110.
Em seguida, você multiplica a abundância fracionária pela massa e as soma.
Então,
A massa atômica média do carbono é 12,01 amu. Este é o número relatado na tabela periódica. Faz sentido que a massa atômica média esteja mais próxima de 12, já que a abundância fracionária do carbono-12 é muito maior do que a do carbono-13.
A fórmula de massa atômica média
O processo acima pode ser generalizado com a seguinte fórmula:
Aqui, m é a massa de um isótopo específico, e f é a abundância fracionária. Contanto que todos os valores de f some um, você está pronto para ir. Esta é uma boa verificação para garantir que você está fazendo as contas corretamente.
Dê uma olhada neste exemplo de cálculo da massa atômica média do magnésio. A tabela abaixo contém informações sobre o isótopo, massa e abundância.
| Isótopo | Massa | Abundância |
|---|---|---|
24Mg |
23.98504 |
78.99% |
25Mg |
24.98583 |
10.00% |
26Mg |
25.98259 |
11.01% |
Você pode usar a fórmula acima para encontrar a massa atômica média.
Comece convertendo as porcentagens em abundância fracionária, dividindo cada número por 100. Depois de fazer isso, a tabela fica com a seguinte aparência:
| Isótopo | Massa | Abundância Fracionária |
|---|---|---|
24Mg |
23.98504 |
0.7899 |
25Mg |
24.98583 |
0.1000 |
26Mg |
25.98259 |
0.1101 |
Para ter certeza de que fez as contas corretamente e que os valores estão corretos, é uma boa ideia ter certeza de que todas as abundâncias fracionárias somam um.
Bom, isso soma um. Você pode continuar com o cálculo.
Em seguida, você pode inserir a massa e a abundância fracionária correspondente na equação descrita acima:
Colocar os valores da tabela resulta em:
Juntos, isso significa que a massa atômica média de Mg é:
É muito importante notar que, embora a massa atômica média do magnésio seja 24,31 amu, e a massa atômica média do carbono seja 12,01 amu, esta não é a massa de nenhum átomo individual. Por exemplo, se você fosse pegar um átomo de carbono individual (finja que é possível!) então seria 12,00 amu ou 13.000335 amu. Seria não ser 12,01 amu.
Da mesma forma, quando você pega qualquer átomo de magnésio individual, ele seria 23,98504 amu, 24,98583 amu ou 25,98259 amu. A massa atômica média é simplesmente uma forma de os cientistas contabilizarem os isótopos estáveis de um elemento que existe na Terra. Não denota a massa de um átomo individual, a menos que esse elemento tenha apenas um isótopo estável.