Как рассчитать процентное содержание

Ядра атомов содержат только протоны и нейтроны, и каждый из них по определению имеет массу приблизительно 1 атомную единицу массы (а.е.м.). Следовательно, атомный вес каждого элемента, который не включает веса электронов, которые считаются незначительными, должен быть целым числом. Однако беглое прочтение таблицы Менделеева показывает, что атомные веса большинства элементов содержат десятичную дробь. Это потому, что указанный вес каждого элемента является средним для всех встречающихся в природе изотопов этого элемента. Быстрый расчет может определить процентное содержание каждого изотопа элемента, если вы знаете атомный вес изотопов. Поскольку ученые точно измерили веса этих изотопов, они знают, что веса немного отличаются от целых чисел. Если не требуется высокая степень точности, вы можете игнорировать эти небольшие дробные различия при вычислении процентов численности.

TL; DR (слишком длинный; Не читал)

Вы можете рассчитать процентное содержание изотопов в образце элемента с более чем одним изотопом, если содержание двух или менее изотопов неизвестно.

Элементы перечислены в периодической таблице согласно количеству протонов в их ядрах. Однако ядра также содержат нейтроны, и в зависимости от элемента в ядре может быть ни одного, одного, двух, трех или более нейтронов. Например, водород (H) состоит из трех изотопов. Ядро ¹H - не что иное, как протон, а ядро ​​дейтерия (²H) содержит нейтрон, а тритий (³H) содержит два нейтрона. В природе встречается шесть изотопов кальция (Ca), а для олова (Sn) их число равно 10. Изотопы могут быть нестабильными, а некоторые радиоактивны. Ни один из элементов, которые встречаются после урана (U), который занимает 92-е место в периодической таблице, не имеет более одного природного изотопа.

Если элемент имеет два изотопа, вы можете легко создать уравнение для определения относительного содержания каждого изотопа на основе веса каждого изотопа (W₁ и W₂) и веса элемента (W_е), перечисленные в периодической таблице. Если обозначить содержание изотопа 1 черезИкс, уравнение:

​W₁ • x + W₂ • (1 - x) = W_е​

поскольку веса обоих изотопов должны складываться, чтобы получить вес элемента. Найдя (x), умножьте его на 100, чтобы получить процент.

Например, у азота два изотопа: ¹⁴N и ¹⁵N, а в таблице Менделеева атомный вес азота указан как 14,007. Составив уравнение с этими данными, вы получите: 14x + 15 (1 - x) = 14,007, и, решив для (x), вы найдете изобилие ¹⁴N равняется 0,993, или 99,3%, что означает обилие ¹⁵N составляет 0,7 процента.

Если у вас есть образец элемента, который имеет более двух изотопов, вы можете найти содержание двух из них, если знаете содержание других.

В качестве примера рассмотрим эту проблему:

Средний атомный вес кислорода (O) составляет 15,9994 а.е.м. Он имеет три встречающихся в природе изотопа: ¹⁶О, ¹⁷O и ¹⁸O, а кислород на 0,037% состоит из ¹⁷О. Если атомные веса ¹⁶O = 15,995 а.е.м., ¹⁷O = 16,999 а.е.м. и ¹⁸O = 17,999 а.е.м., каковы содержания двух других изотопов?

Чтобы найти ответ, преобразуйте проценты в десятичные дроби и обратите внимание, что содержание двух других изотопов составляет (1 - 0,00037) = 0,99963.