За решавање проблема изотопског обиља користе се просечна атомска маса датог елемента и алгебарска формула. Ево како можете да решите ове проблеме.
Хемија релативног обиља
Дефиниција релативног обиља у хемији је проценат одређеног изотопа који се јавља у природи. Атомска маса наведена за елемент на периодном систему је просечна маса свих познатих изотопа тог елемента.
Запамтите да како се број неутрона мења унутар језгра, идентитет елемента остаје исти. Промена броја неутрона у језгру означава ан изотоп: азот-14 са 7 неутрона и азот-15 са 8 неутрона су два различита изотопа елемента азота.
Да би се решио проблем изотопског обиља, одређени проблем ће тражити релативно обиље или масу одређеног изотопа.
Корак 1: Пронађите просечну атомску масу
Утврдите атомску масу елемента из вашег проблема изотопског обиља на периодном систему. Као пример користиће се азот: 14,007 аму.
Корак 2: Постављање проблема релативног обиља
Користите следећу формулу за проблеме хемије релативног обиља:
(М1) (к) + (М2) (1-к) = М (Е)
- М1 је маса једног изотопа
- к је релативна бројност
- М2 је маса другог изотопа
- М (Е) је атомска маса елемента из периодног система
Пример проблема: Ако је маса једног изотопа азота, азот-14, 14,003 аму, а другог изотопа, азот-15, 15 000 аму, пронађите релативну количину изотопа.
Проблем је у решавању к, релативног обиља. Једном изотопу доделити (М1), а другом (М2).
- М1 = 14,003 аму (азот-14)
- к = непозната релативна бројност
- М2 = 15.000 аму (азот-15)
- М (Е) = 14,007 аму
Када се информације ставе у једначину, то изгледа овако:
14,003к + 15,000 (1-к) = 14,007
Зашто се једначина може поставити на овај начин: Подсетимо се да ће збир ова два изотопа бити једнак 100 процената укупног азота који се налази у природи. Једначина се може поставити у процентима или у децималу.
Као проценат, једначина би била: (к) + (100-к) = 100, где 100 означава укупан проценат у природи.
Ако поставите једначину као децималу, то значи да ће обиље бити једнако 1. Једначина би тада постала: к + (1 - к) = 1. Имајте на уму да је ова једначина ограничена на два изотопа.
Корак 3: Решите к да бисте добили релативно обиље непознатог изотопа
Користите алгебру за решавање к. Пример азота је урађен у следећим корацима:
- Прво користите дистрибутивно својство: 14.003к + 15.000 - 15.000к = 14.007
- Сад комбинујте сличне изразе: -0,997к = -0,993
- Реши за к ронећи до -0.997
к = 0,996
Корак 4: Пронађите проценат обиља
Пошто је к = 0,996, помножите са 100 да бисте добили проценат: азот-14 је 99,6%.
Пошто је (1-к) = (1 - 0,996) = 0,004, помножи се са 100: азот-15 је 0,4%.
Обиље изотопа азота-14 износи 99,6 процената, а изотопа азота-15 износи 0,4 процента.
Израчунавање релативног обиља у спектроскопији маса
Ако је дат масени спектар елемента, релативни проценат изотопа се обично приказује као вертикални тракасти графикон. Укупан износ може изгледати као да прелази 100 процената, али то је зато што масени спектар ради са релативним процентуалним обиљем изотопа.
Пример ће то јасно објаснити. Узорак изотопа азота показао би релативну заступљеност 100 за азот-14 и 0,37 за азот-15. Да би се ово решило, поставиће се однос као што је следећи:
(релативна заступљеност изотопа у спектру) / (збир свих релативних изотопа у спектру)
азот-14 = (100) / (100 + 0,37) = 0,996 или 99,6%
азот-15 = (0,37) / (100 + 0,37) = 0,004 или 0,4%