Језгра атома садрже само протоне и неутроне, а сваки од њих има, по дефиницији, масу од приближно 1 атомску јединицу масе (аму). Атомска тежина сваког елемента - који не укључује тежине електрона, који се сматрају занемарљивим - би, према томе, требало да буде цео број. Брзо проучавање периодног система, међутим, показује да атомске тежине већине елемената садрже децимални разломак. То је зато што је наведена тежина сваког елемента просек свих природних изотопа тог елемента. Брзом калкулацијом можете одредити процентуалну заступљеност сваког изотопа елемента, под условом да знате атомску тежину изотопа. Будући да су научници тачно измерили тежину ових изотопа, знају да тежине мало варирају од интегралних бројева. Ако није потребан висок степен тачности, можете занемарити ове мале делимичне разлике приликом израчунавања процента обиља.
ТЛ; ДР (предуго; Нисам прочитао)
Можете израчунати процентну заступљеност изотопа у узорку елемента са више изотопа све док су количине два или мање непознате.
Шта је изотоп?
Елементи су наведени у периодном систему према броју протона у њиховим језгрима. Нуклеуси такође садрже неутроне, међутим, и у зависности од елемента, у језгру можда неће бити ниједног, једног, два, три или више неутрона. На пример, водоник (Х) има три изотопа. Језгро 1Х није ништа друго до протон, већ језгро деутерија (2Х) садржи неутрон и тритијум (3Х) садржи два неутрона. У природи се јавља шест изотопа калцијума (Ца), а за калај (Сн) тај број је 10. Изотопи могу бити нестабилни, а неки су радиоактивни. Ниједан од елемената који се јављају после Уранијума (У), који је 92. у периодном систему, нема више од једног природног изотопа.
Елементи са два изотопа
Ако елемент има два изотопа, можете лако поставити једначину за одређивање релативне заступљености сваког изотопа на основу тежине сваког изотопа (В1 и В2) и тежине елемента (Ве) наведени у периодном систему. Ако обиље изотопа 1 означите саИкс, једначина је:
В1 • к + В2 • (1 - к) = Ве
пошто се тежине оба изотопа морају додати да би се добила тежина елемента. Када пронађете (к), помножите га са 100 да бисте добили проценат.
На пример, азот има два изотопа, 14Н и 15Н, а периодни систем наводи атомску тежину азота као 14,007. Постављањем једначине са овим подацима добићете: 14к + 15 (1 - к) = 14.007, а решавајући за (к), наћи ћете обиље 14Н износио 0,993 или 99,3%, што значи обиље 15Н је 0,7 процената.
Елементи са више од два изотопа
Када имате узорак елемента који има више од два изотопа, можете пронаћи обиље два од њих ако знате обиље осталих.
Као пример узмите овај проблем:
Просечна атомска тежина кисеоника (О) је 15,9994 аму. Има три изотопа која се јављају у природи, 16О, 17О и 18О, и 0,037 процената кисеоника се састоји од 17О. Ако су атомске тежине 16О = 15,995 аму, 17О = 16,999 аму и 18О = 17,999 аму, колика је количина друга два изотопа?
Да бисте пронашли одговор, претворите проценте у децималне разломке и имајте на уму да је бројност друга два изотопа (1 - 0,00037) = 0,99963.
Поставите једно од непознатих обиља - реците оно од 16О - бити (к). Друго непознато обиље, оно од 18О, је тада 0,99963 - к.
(атомска тежина од 16О) • (делимично обиље од 16О) + (атомска тежина од 17О) • (делимично обиље од 17О) + (атомска тежина од 18О) • (делимично обиље од 18О) = 15.9994
(15.995) • (к) + (16.999) • (0.00037) + (17.999) • (0.99963 - к) = 15.9994
15,995к - 17,999к = 15,9994 - (16,999) • (0,00037) - (17,999) (0,99963)
к = 0,9976
Одредивши (к) као обиље 16О, обиље 18О је тада (0,99963 - к) = (0,99963 - 0,9976) = 0,00203
Обиље три изотопа су тада:
16О = 99,76%
17О = 0,037%
18О = 0,203%