När du letar upp atommassan för ett element, säg kol, går du till det periodiska systemet och tittar under elementets symbol. Detta värde är faktiskt elementets genomsnittliga atommassa. Men genomsnittet av vad?
De flesta naturligt förekommande elementen har mer än en isotop. Isotoper av ett element har olika massor eftersom de innehåller olika antal neutroner. När mätningen av atommassan, forskare nöjer sig med att använda genomsnitt massan av den naturligt förekommande blandningen av isotoper.
Beräkning av den genomsnittliga atommassan
Titta på kol: Det naturliga överflödet av kol-12 och kol-13 är 98,90 procent respektive 1,10 procent. Atommassan för kol-12 är 12,00000 amu (atommasseenhet) medan atommassan för kol-13 är 13,00335 amu.
För att beräkna den genomsnittliga atommassan måste den procentuella överflödet först omvandlas till decimaler. Det betyder att när det läggs ihop måste överflödet vara lika med ett. För att konvertera procentflödet till ett decimal, dividera med 100.
Den fraktionerade överflödet av kol-12 är 0,9890, och den fraktionerade överflödet av kol-13 är 0,0110.
Därefter multiplicerar du bråkets överflöd med massan och lägger till dem tillsammans.
Så,
Den genomsnittliga atommassan av kol är denna 12,01 amu. Detta är det antal som rapporteras i det periodiska systemet. Det är vettigt att den genomsnittliga atommassan är närmare 12 eftersom fraktionen av kol-12 är mycket mer än kol-13.
Den genomsnittliga atommassformeln
Processen ovan kan generaliseras med följande formel:
Här, m är massan av en specifik isotop, och f är bråkets överflöd. Så länge alla värden på f lägg till en, du är bra att gå. Detta är en bra kontroll för att se till att du gör matematiken korrekt.
Ta en titt på detta exempel på beräkning av den genomsnittliga atommassan av magnesium. Tabellen nedan innehåller information om isotopen, massan och överflödet.
| Isotop | Massa | Överflöd |
|---|---|---|
24Mg |
23.98504 |
78.99% |
25Mg |
24.98583 |
10.00% |
26Mg |
25.98259 |
11.01% |
Du kan använda formeln ovan för att hitta den genomsnittliga atommassan.
Börja med att konvertera procentsatserna till bråkdelar genom att dela varje nummer med 100. Efter att ha gjort detta ser tabellen ut enligt följande:
| Isotop | Massa | Fraktionerad överflöd |
|---|---|---|
24Mg |
23.98504 |
0.7899 |
25Mg |
24.98583 |
0.1000 |
26Mg |
25.98259 |
0.1101 |
För att försäkra dig om att du har gjort matematiken korrekt och att de värden du har är korrekta, är det en bra idé att se till att alla bråkdelar överflöd läggs till en.
Bra, det lägger till upp till en. Du kan fortsätta med beräkningen.
Därefter kan du ansluta massan och motsvarande bråköverflöd till ekvationen som beskrivs ovan:
Att lägga in värdena från tabellen ger:
Tillsammans betyder detta att den genomsnittliga atommassan för Mg är:
Det är mycket viktigt att notera att medan den genomsnittliga atommassan av magnesium är 24,31 amu, och den genomsnittliga atommassan av kol är 12,01 amu, är detta inte massan av någon enskild atom. Till exempel om du skulle hämta en individuell kolatom (låtsas att det är möjligt!) då skulle det antingen vara 12.00 amu eller 13.000335 amu. Det skulle inte vara 12,01 amu.
På samma sätt när du tar upp någon enskild magnesiumatom skulle det antingen vara 23,98504 amu, 24,98583 amu eller 25,98259 amu. Den genomsnittliga atommassan är helt enkelt ett sätt för forskare att redogöra för de stabila isotoperna av ett element som finns på jorden. Det betecknar inte massan av en enskild atom såvida inte detta element bara har en stabil isotop.