Cum se calculează masa medie

Una dintre sarcinile comune pe care va trebui să le îndepliniți ca un om de știință în devenire, care este capabil să lucreze cu date, este înțelegerea conceptului de medie. Adesea, veți întâlni un eșantion de obiecte similare care diferă în funcție de o singură caracteristică pe care o studiați, cum ar fi masa.

Este posibil să fie necesar să calculați masa medie a unui grup de obiecte pe care nu le puteți cântări direct, cum ar fi atomii.

Majoritatea celor 92 de atomi care apar în natură vin sub două sau mai multe forme ușor diferite, numite izotopi. Izotopii aceluiași element diferă între ei numai prin numărul de neutroni conținuți în nucleii lor.

Poate fi util să se aplice toate aceste principii împreună pentru a veni cu masa medie a unei selecții de atomi extrase dintr-un bazin cunoscut de izotopi diferiți.

Atomii sunt cea mai mică unitate individuală a unui element constând din toate proprietățile acelui element. Atomii constau dintr-un nucleu care conține protoni și neutroni care este orbitat de electroni aproape fără masă.

Protonii și neutronii cântăresc aproximativ la fel ca unul cu celălalt. Fiecare proton conține o sarcină electrică pozitivă egală în mărime și opusă în semn cu cea a unui electron (negativ), în timp ce neutronii nu au nicio sarcină netă.

Atomii se caracterizează în primul rând prin numărul lor atomic, care este doar numărul de protoni din atom. Adăugarea sau scăderea de electroni creează un atom încărcat numit ion, în timp ce modificarea numărului de neutroni creează un izotop al atomului și, prin urmare, elementul în cauză.

Numărul de masă al unui atom este numărul de protoni plus neutroni pe care îl are. Cromul (Cr), de exemplu, are 24 de protoni (definind astfel elementul drept crom) și în forma sa cea mai stabilă - adică izotopul care apare cel mai adesea în natură - are 28 de neutroni. Numărul său de masă este astfel 52.

Izotopii unui element sunt specificate prin numărul lor de masă atunci când sunt scrise. Astfel, izotopul carbonului cu 6 protoni și 6 neutroni este carbon-12, în timp ce izotopul mai greu cu un neutron suplimentar este carbon-13.

Majoritatea elementelor apar ca un amestec de izotopi, unul predominând în mod semnificativ asupra celorlalte în ceea ce privește „popularitatea”. De exemplu, 99,76% din oxigenul natural este oxigen-16. Cu toate acestea, unele elemente, cum ar fi clorul și cuprul, prezintă o distribuție mai largă a izotopilor.

O medie matematică este pur și simplu suma tuturor rezultatelor individuale dintr-un eșantion împărțit la numărul total de itemi dintr-un eșantion. De exemplu, într-o clasă cu cinci elevi care au obținut scoruri de 3, 4, 5, 2 și 5, media clasei la test ar fi

Ecuația de masă medie poate fi scrisă în numeroase moduri și, în unele cazuri, va trebui să cunoașteți caracteristici legate de medie, cum ar fi abaterea standard. Deocamdată, concentrați-vă doar pe definiția de bază.

Cunoașterea fracției relative a fiecărui izotop al unui anumit element care apare în natură vă permite să calculațimasă atomicăa acelui element, care, deoarece este o medie, nu este masa unui atom, ci un număr care se află între izotopii cei mai grei și cei mai ușori prezenți.

Dacă toți izotopii ar fi prezenți în aceeași cantitate, ați putea doar să adunați masa fiecărui tip de izotop și să împărțiți la numărul diferitelor tipuri de izotopi prezenți (de obicei doi sau trei).

Masa atomică medie, dată în unități de masă atomică (amu), este întotdeauna similară cu numărul de masă, dar nu este un număr întreg.

Clorul-35 are o masă atomică de 34.969 amu și reprezintă 75,77% din clor pe Pământ.

Clorul-37 are o masă atomică de 36.966 amu și o abundență procentuală de 24.23%.

Pentru a calcula masa atomică medie de clor, utilizați informațiile dintr-un tabel periodic al elementului (a se vedea Resurse) pentru a găsi media (ponderată), dar schimbând procentele în zecimale: