Hur man hittar antalet atomer i ett element

En atom är ett element. De två orden är synonyma, så om du letar efter antalet atomer i ett element är svaret alltid en och bara en. Forskare känner till 118 olika element, som de kategoriserar i det periodiska systemet, ett diagram som ordnar dem i ökande ordning enligt antalet protoner i deras kärnor. Detta arrangemang gör att du kan besvara en betydande fråga med en överblick: "Vad är antalet protoner i ett särskilt element? "För att svara på det behöver du helt enkelt titta på den plats elementet upptar i Diagram. Platsnumret motsvarar antalet protoner.

TL; DR (för lång; Läste inte)

Om du har ett prov som innehåller atomer i ett enda element kan du hitta antalet atomer genom att väga det.

Vissa atomer kan bilda kovalenta bindningar med andra atomer av samma element för att bilda diatomiska molekyler. Det mest kända är syre (O). En enda syreatom är mycket reaktiv, men när den bildar en bindning med en annan syreatom för att bilda O₂, är kombinationen mer stabil. Detta är den form i vilken syre finns i jordens atmosfär. Fyra andra element kan kombineras på detta sätt vid standard temperatur och tryck. De inkluderar kväve (N), som är det vanligaste elementet i atmosfären, väte (H), klor (Cl) och fluor (F). Två andra element, brom (Br) och jod (I), kan bilda diatomiska molekyler vid högre temperaturer. Alla diatomiska molekyler innehåller två atomer.

Vissa atomer, såsom natrium och fosfor, är så reaktiva att de aldrig finns fria i naturen. Två grupper av element, ädelgaser och ädla metaller, är emellertid stabila och kan förekomma i prover som endast innehåller icke-bundna atomer av det elementet. Till exempel innehåller en behållare full av argongas (Ar) endast argonatomer och en bar av rent guld innehåller endast guldatomer (Au). Om du har ett stort prov av ädelgas eller metall kan du beräkna hur många atomer den innehåller genom att väga den.

Förutom dessa gaser och metaller kan kol (C) också existera i fritt tillstånd. Diamant och grafit är de två vanligaste formerna. Bland icke-metaller är kol unikt i sin förmåga att existera på detta sätt.

För att beräkna antalet atomer i ett prov måste du hitta hur många mol av elementet provet innehåller. En mullvad är en enhet som kemister använder. Det är lika med Avogadros nummer (6,02 X 10²³) av atomer. Per definition är vikten av en mol av ett element (dess molära massa) lika med dess atomvikt i gram. Atomvikten för varje element finns i det periodiska systemet precis under elementets symbol. Atomvikten för kol är 12 atommasseenheter (amu), så vikten av en mol är 12 gram.

Om du har ett prov som bara innehåller atomer av ett visst element, väger du provet i gram och delar med elementets atomvikt. Kvoten berättar antalet mol. Multiplicera det med Avogadros nummer så får du reda på hur många atomer provet innehåller.

1. Hur många atomer finns det i ett uns rent guld?

En uns är 28 gram och atomvikten av guld är 197. Provet innehåller 28 ÷ 197 = 0,14 mol. Att multiplicera detta med Avogadros nummer berättar antalet atomer i provet = 8,43 x 10²² atomer.

2. Hur många syreatomer finns det i ett gasprov som väger 20 gram?

Samma procedur gäller för att hitta antalet atomer i en diatomisk gas, även om atomerna har kombinerats för att bilda molekyler. Syreens atomvikt är 16, så en mol väger 16 gram. Provet väger 20 gram, vilket är lika med 1,25 mol. Därför är antalet atomer 7,53 x 10²³.