Ko poiščete atomsko maso elementa, recimo ogljik, gremo v periodni sistem in pogledamo pod simbol elementa. Ta vrednost je dejansko povprečna atomska masa elementa. Toda, kaj povprečno?
Večina naravnih elementov ima več kot en izotop. Izotopi elementa imajo različne mase, ker vsebujejo različno število nevtronov. Pri merjenju atomske mase se znanstveniki odločijo za uporabo povprečno masa naravno prisotne mešanice izotopov.
Izračun povprečne atomske mase
Oglejte si ogljik: naravna številčnost ogljika-12 in ogljika-13 znaša 98,90 odstotka oziroma 1,10 odstotka. Atomska masa ogljika-12 je 12,00000 amu (atomska masna enota), medtem ko je atomska masa ogljika-13 13,00335 amu.
Za izračun povprečne atomske mase je treba odstotek številčnosti najprej pretvoriti v decimalke. To pomeni, da mora biti količina skupaj enaka enačbi. Če želite pretvoriti odstotek številčnosti v decimalno številko, delite s 100.
Delna številčnost ogljika-12 je 0,9890, delna številčnost ogljika-13 pa 0,0110.
Nato delno številčnost pomnožite z maso in jih seštejete.
Torej,
Povprečna atomska masa ogljika je teh 12,01 amu. To je število, zabeleženo v periodnem sistemu. Smiselno je, da je povprečna atomska masa bližje 12, saj je delna številčnost ogljika-12 veliko večja od ogljika-13.
Formula povprečne atomske mase
Zgornji postopek lahko posplošimo z naslednjo formulo:
Tukaj, m masa določenega izotopa in f je delna številčnost. Dokler so vse vrednosti f seštejte eno, ste pripravljeni. To je dober pregled, da se prepričate, da pravilno računate.
Oglejte si ta primer izračuna povprečne atomske mase magnezija. Spodnja tabela vsebuje informacije o izotopu, masi in številčnosti.
| Izotop | Maša | Obilje |
|---|---|---|
24Mg |
23.98504 |
78.99% |
25Mg |
24.98583 |
10.00% |
26Mg |
25.98259 |
11.01% |
Z zgornjo formulo lahko poiščete povprečno atomsko maso.
Začnite s pretvorbo odstotkov v delno številčnost tako, da vsako število delite s 100. Po tem tabela izgleda tako:
| Izotop | Maša | Delno obilje |
|---|---|---|
24Mg |
23.98504 |
0.7899 |
25Mg |
24.98583 |
0.1000 |
26Mg |
25.98259 |
0.1101 |
Da se prepričate, ali ste pravilno izračunali matematiko in ali so vrednosti, ki jih imate, pravilne, je dobro poskrbeti, da se vsa delna številčnost sešteje v eno.
Dobro, sešteje eno. Z izračunom lahko nadaljujete.
Nato lahko v zgoraj opisano enačbo vključite maso in ustrezno delno številčnost:
Če vnesemo vrednosti iz tabele, dobimo:
To skupaj pomeni, da je povprečna atomska masa Mg:
Zelo pomembno je opozoriti, da čeprav je povprečna atomska masa magnezija 24,31 amu in povprečna atomska masa ogljika 12,01 amu, to ni masa katerega koli posameznega atoma. Na primer, če bi morali vzeti posamezni atom ogljika (pretvarjajte se, da je to mogoče!), potem bi bilo 12.00 amu ali 13.000335 amu. Bi ne znaša 12,01 amu.
Na enak način, ko pobereš kateri koli posamezen atom magnezija, bi to znašalo 23,98504 amu, 24,98583 amu ali 25,98259 amu. Povprečna atomska masa je preprosto način, kako znanstveniki lahko upoštevajo stabilne izotope elementa, ki obstaja na zemlji. Ne označuje mase posameznega atoma, razen če ima ta element samo en stabilen izotop.