Jedra atomov vsebujejo samo protone in nevtrone in vsak od njih ima po definiciji maso približno 1 atomsko masno enoto (amu). Atomska teža vsakega elementa - ki ne vključuje uteži elektronov, ki veljajo za zanemarljive - bi zato morala biti celo število. Hitro pregledovanje periodnega sistema pa pokaže, da atomske uteži večine elementov vsebujejo decimalni ulomek. To je zato, ker je navedena masa vsakega elementa povprečje vseh naravnih izotopov tega elementa. Hiter izračun lahko določi odstotek številčnosti vsakega izotopa elementa, pod pogojem, da poznate atomsko maso izotopov. Ker so znanstveniki natančno izmerili teže teh izotopov, vedo, da se uteži nekoliko razlikujejo od integralnih števil. Če ni potrebna visoka stopnja natančnosti, lahko te majhne delne razlike pri izračunu odstotkov številčnosti prezrete.
TL; DR (predolgo; Nisem prebral)
Izračunajte lahko odstotek številčnosti izotopov v vzorcu elementa z več kot enim izotopom, če je vsebnost dveh ali manj neznana.
Kaj je izotop?
Elementi so navedeni v periodni tabeli glede na število protonov v njihovih jedrih. Jedra vsebujejo tudi nevtrone, vendar odvisno od elementa v jedru morda ni nobenega, enega, dveh, treh ali več nevtronov. Vodik (H) ima na primer tri izotope. Jedro
Elementi z dvema izotopoma
Če ima element dva izotopa, lahko zlahka nastavite enačbo za določitev relativne številčnosti vsakega izotopa na podlagi teže vsakega izotopa (W1 in W2) in teže elementa (We), navedene v periodnem sistemu. Če številčnost izotopa 1 označite zx, enačba je:
W1 • x + W2 • (1 - x) = We
saj se morajo uteži obeh izotopov dodati, da dobimo težo elementa. Ko najdete (x), ga pomnožite s 100, da dobite odstotek.
Na primer, dušik ima dva izotopa, 14N in 15N in periodni sistem prikazuje atomsko težo dušika kot 14.007. Če nastavimo enačbo s temi podatki, dobimo: 14x + 15 (1 - x) = 14.007 in pri reševanju za (x) najdemo obilico 14N znaša 0,993 ali 99,3 odstotka, kar pomeni številčnost 15N je 0,7 odstotka.
Elementi z več kot dvema izotopoma
Ko imate vzorec elementa, ki ima več kot dva izotopa, lahko najdete številko dveh, če poznate številčnost drugih.
Kot primer razmislite o tej težavi:
Povprečna atomska teža kisika (O) je 15,9994 amu. Ima tri izotope, ki se pojavljajo v naravi, 16O, 17O in 18O, in 0,037 odstotkov kisika je sestavljeno iz 17O. Če so atomske uteži 16O = 15,995 amu, 17O = 16,999 amu in 18O = 17,999 amu, kolikšna je vsebnost preostalih dveh izotopov?
Če želite najti odgovor, pretvorite odstotke v decimalne ulomke in upoštevajte, da je številčnost ostalih dveh izotopov (1 - 0,00037) = 0,99963.
Nastavite eno od neznanih številk - recimo to 16O - biti (x). Druga neznana številčnost, tista 18O, je potem 0,99963 - x.
(atomska teža 0,6% 16O) • (delna številčnost 16O) + (atomska teža 17O) • (delna številčnost 17O) + (atomska teža 18O) • (delna številčnost 18O) = 15,9994
(15.995) • (x) + (16.999) • (0.00037) + (17.999) • (0.99963 - x) = 15.9994
15,995x - 17,999x = 15,9994 - (16,999) • (0,00037) - (17,999) (0,99963)
x = 0,9976
Ob opredelitvi (x) za številčnost 16O, številčnost 18O je potem (0,99963 - x) = (0,99963 - 0,9976) = 0,00203
Številčnost treh izotopov je nato:
16O = 99,76%
17O = 0,037%
18O = 0,203%