Vsak element v periodnem sistemu ima v jedru edinstveno število pozitivno nabitih protonov, vendar se število nevtronov, ki nimajo naboja, lahko spreminja. Atomi elementa z različnim številom nevtronov so izotopi tega elementa. Vsi elementi, razen 20, imajo več kot en naravni izotop, nekateri elementi pa imajo veliko. Kositer (Sn) z 10 naravnimi izotopi je zmagovalec v tej kategoriji. Nevtroni imajo enako maso kot protoni, zato imajo različni izotopi različne atomske mase in atome teža elementa, naštetega v periodnem sistemu, je povprečje vsakega izotopa, pomnoženo z njegovo obilje.
Atomska teža = ∑ (atomska masa x relativna številčnost)
Možno je matematično izračunati delno količino elementov z dvema izotopoma na podlagi atomskih mas izotopov, vendar potrebujete laboratorijske tehnike za elemente z več kot dvema.
TL; DR (predolgo; Nisem prebral)
Če ima element dva izotopa, lahko z uporabo matematike poiščete njihovo delno številčnost. V nasprotnem primeru potrebujete masni spektrometer.
Izračunavanje relativne obilnosti dveh izotopov
Razmislimo o elementu z dvema izotopoma mas m1 in m2. Njihova delna številčnost mora biti enaka 1, torej, če je številčnost prvega x, je številčnost druge 1 - x. To pomeni
Atomska teža = m1x + m2(1 - x).
Poenostavitev in reševanje x:
x = (atomska teža - m2) ÷ (m1 - m2)
Količina x je delna številčnost izotopa z maso m1.
Izračun vzorca
Klor ima dva naravno prisotna izotopa: 35Cl z maso 34,9689 amu (atomske masne enote) in 37Cl z maso 36,9659 amu. Če je atomska teža klora 35,46 amu, kakšna je delna vsebnost vsakega izotopa?
Naj bo x delna številčnost 35Kl. Glede na zgornjo enačbo, če pustimo maso 35Cl je m1 in to od 37Cl je m2, dobimo:
x = (35,46 - 36,9659) ÷ (34,9689 - 36,9659) = 0,5911 / 1,997 = -1,5059 / -1,997 = 0,756
Delna številčnost 35Cl je 0,756 in ta 37Cl je 0,244.
Več kot dva izotopa
Znanstveniki v laboratoriju z uporabo tehnike, imenovane masna spektrometrija, določajo relativno velikost elementov z več kot dvema izotopoma. Vzorec, ki vsebuje element, uparijo in ga zasipajo z visokoenergijskimi elektroni. To napolni delce, ki so usmerjeni skozi magnetno polje, ki jih odbije. Težji izotopi se bolj upogibajo kot lažji. Spektrometer meri razmerje med maso in nabojem vsakega izotopa, ki ga zazna, pa tudi merjenje številk vsakega in njihovo prikazovanje v vrsti vrstic, imenovanih spekter. Spekter je kot črtni graf, ki prikazuje razmerje med maso in nabojem glede na relativno številčnost.