วิธีการคำนวณเปอร์เซ็นต์ความอุดมสมบูรณ์

นิวเคลียสของอะตอมประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอนเท่านั้น และแต่ละนิวเคลียสมีมวลประมาณ 1 หน่วยมวลอะตอม (amu) ตามคำจำกัดความ น้ำหนักอะตอมของธาตุแต่ละชนิด ซึ่งไม่รวมน้ำหนักของอิเล็กตรอน ซึ่งถือว่าไม่มีนัยสำคัญ จึงควรเป็นจำนวนเต็ม อย่างไรก็ตาม การอ่านตารางธาตุอย่างรวดเร็วแสดงให้เห็นว่าน้ำหนักอะตอมขององค์ประกอบส่วนใหญ่มีเศษส่วนทศนิยม เนื่องจากน้ำหนักที่แสดงไว้ของแต่ละธาตุเป็นค่าเฉลี่ยของไอโซโทปที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติของธาตุนั้น การคำนวณอย่างรวดเร็วสามารถกำหนดเปอร์เซ็นต์ความอุดมสมบูรณ์ของไอโซโทปแต่ละธาตุของธาตุได้ หากคุณทราบน้ำหนักอะตอมของไอโซโทป เนื่องจากนักวิทยาศาสตร์ได้ทำการวัดน้ำหนักของไอโซโทปเหล่านี้ได้อย่างแม่นยำ พวกเขาจึงรู้ว่าน้ำหนักนั้นแตกต่างจากจำนวนรวมเล็กน้อย เว้นแต่ต้องการความแม่นยำในระดับสูง คุณสามารถละเว้นความแตกต่างของเศษส่วนเล็กน้อยเหล่านี้เมื่อคำนวณเปอร์เซ็นต์ความอุดมสมบูรณ์

ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)

คุณสามารถคำนวณเปอร์เซ็นต์ความชุกของไอโซโทปในตัวอย่างขององค์ประกอบที่มีไอโซโทปมากกว่าหนึ่งชนิดได้ ตราบใดที่ไม่ทราบความอุดมสมบูรณ์ของสองหรือน้อยกว่านั้น

ธาตุต่างๆ แสดงอยู่ในตารางธาตุตามจำนวนโปรตอนในนิวเคลียส นิวเคลียสยังมีนิวตรอนด้วย อย่างไรก็ตาม ขึ้นอยู่กับธาตุนั้น อาจไม่มีนิวตรอน หนึ่ง สอง สาม หรือมากกว่าในนิวเคลียส ตัวอย่างเช่น ไฮโดรเจน (H) มีไอโซโทปสามตัว นิวเคลียสของ

หากธาตุหนึ่งมีไอโซโทปสองไอโซโทป คุณสามารถตั้งค่าสมการเพื่อกำหนดความอุดมสมบูรณ์สัมพัทธ์ของไอโซโทปแต่ละชนิดโดยพิจารณาจากน้ำหนักของไอโซโทปแต่ละตัว (W₁ และ W₂) และน้ำหนักขององค์ประกอบ (W_อี) ระบุไว้ในตารางธาตุ หากคุณหมายถึงความอุดมสมบูรณ์ของไอโซโทป 1 โดยxสมการคือ:

​W₁ • x + W₂ • (1 - x) = W_อี​

เนื่องจากจะต้องเพิ่มน้ำหนักของไอโซโทปทั้งสองเพื่อให้น้ำหนักของธาตุ เมื่อคุณพบ (x) แล้ว ให้คูณด้วย 100 เพื่อให้ได้เปอร์เซ็นต์

ตัวอย่างเช่น ไนโตรเจนมีสองไอโซโทป ¹⁴N และ ¹⁵N และตารางธาตุแสดงน้ำหนักอะตอมของไนโตรเจนเป็น 14.007 เมื่อตั้งค่าสมการด้วยข้อมูลนี้ คุณจะได้ 14x + 15(1 - x) = 14.007 และแก้หา (x) คุณพบความอุดมสมบูรณ์ของ ¹⁴N เท่ากับ 0.993 หรือ 99.3 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งหมายถึงความอุดมสมบูรณ์ของ ¹⁵N คือ 0.7 เปอร์เซ็นต์

เมื่อคุณมีตัวอย่างของธาตุที่มีไอโซโทปมากกว่าสองไอโซโทป คุณสามารถค้นหาความอุดมสมบูรณ์ของไอโซโทปทั้งสองได้หากคุณทราบความอุดมสมบูรณ์ของไอโซโทปอื่นๆ

ตัวอย่างเช่น ให้พิจารณาปัญหานี้:

น้ำหนักอะตอมเฉลี่ยของออกซิเจน (O) คือ 15.9994 amu มีไอโซโทปที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติสามตัว ¹⁶โอ้ ¹⁷โอและ ¹⁸O และ 0.037 เปอร์เซ็นต์ของออกซิเจนประกอบด้วย ¹⁷โอ. ถ้าน้ำหนักอะตอมเท่ากับ ¹⁶O = 15.95 amu, ¹⁷O = 16.999 amu และ ¹⁸O = 17.999 amu ไอโซโทปอีกสองไอโซโทปที่เหลือมีเหลือเฟือเท่าใด?

ในการหาคำตอบ ให้แปลงเปอร์เซ็นต์เป็นเศษส่วนทศนิยม และสังเกตว่าไอโซโทปที่เหลืออีกสองไอโซโทปมีเหลือเฟือคือ (1 - 0.00037) = 0.99963