เมื่อคุณค้นหามวลอะตอมของธาตุ เช่น คาร์บอน คุณไปที่ตารางธาตุแล้วดูใต้สัญลักษณ์ธาตุ ค่านี้เป็นมวลอะตอมเฉลี่ยของธาตุ แต่ค่าเฉลี่ยของอะไร?
ธาตุที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติส่วนใหญ่มีไอโซโทปมากกว่าหนึ่งชนิด ไอโซโทป ของธาตุมีมวลต่างกันเพราะมีจำนวนนิวตรอนต่างกัน เมื่อทำการวัดมวลอะตอม นักวิทยาศาสตร์จะใช้ the เฉลี่ย มวลของส่วนผสมของไอโซโทปที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ
การคำนวณมวลอะตอมเฉลี่ย
ดูคาร์บอน: ความอุดมสมบูรณ์ตามธรรมชาติของคาร์บอน -12 และคาร์บอน -13 อยู่ที่ 98.90 เปอร์เซ็นต์ และ 1.10 เปอร์เซ็นต์ตามลำดับ มวลอะตอมของคาร์บอน -12 คือ 12.00000 amu (หน่วยมวลอะตอม) ในขณะที่มวลอะตอมของคาร์บอน -13 คือ 13.00335 amu
ในการคำนวณมวลอะตอมเฉลี่ย ต้องแปลงเปอร์เซ็นต์ความอุดมสมบูรณ์เป็นทศนิยมก่อน หมายความว่าเมื่อรวมกันแล้วความอุดมสมบูรณ์ต้องเท่ากับหนึ่ง หากต้องการแปลงเปอร์เซ็นต์ความอุดมสมบูรณ์เป็นทศนิยม ให้หารด้วย 100
ความอุดมสมบูรณ์ของเศษส่วนของคาร์บอน -12 คือ 0.9890 และความอุดมสมบูรณ์ของเศษส่วนของคาร์บอน -13 คือ 0.0110
ต่อไป คุณคูณความอุดมสมบูรณ์ที่เป็นเศษส่วนด้วยมวลแล้วบวกเข้าด้วยกัน
ดังนั้น,
มวลอะตอมเฉลี่ยของคาร์บอนคือ 12.01 amu นี้ นี่คือตัวเลขที่รายงานในตารางธาตุ มันสมเหตุสมผลแล้วที่มวลอะตอมเฉลี่ยอยู่ใกล้ 12 มากกว่าเนื่องจากเศษเหลือของคาร์บอน -12 นั้นมากกว่าคาร์บอน-13 มาก
สูตรมวลอะตอมเฉลี่ย
กระบวนการข้างต้นสามารถสรุปได้ด้วยสูตรต่อไปนี้:
ที่นี่ ม คือมวลของไอโซโทปจำเพาะและ ฉ คือความอุดมสมบูรณ์แบบเศษส่วน ตราบใดที่ค่าทั้งหมดของ values ฉ เพิ่มเป็นหนึ่ง คุณก็พร้อมแล้ว นี่เป็นการตรวจสอบที่ดีเพื่อให้แน่ใจว่าคุณกำลังคำนวณอย่างถูกต้อง
ดูตัวอย่างการคำนวณมวลอะตอมเฉลี่ยของแมกนีเซียม ตารางด้านล่างประกอบด้วยข้อมูลเกี่ยวกับไอโซโทป มวล และความอุดมสมบูรณ์
| ไอโซโทป | มวล | ความอุดมสมบูรณ์ |
|---|---|---|
24มก |
23.98504 |
78.99% |
25มก |
24.98583 |
10.00% |
26มก |
25.98259 |
11.01% |
คุณสามารถใช้สูตรข้างต้นเพื่อค้นหามวลอะตอมเฉลี่ย
เริ่มต้นด้วยการแปลงเปอร์เซ็นต์เป็นปริมาณเศษส่วนโดยหารแต่ละจำนวนด้วย 100 หลังจากทำเช่นนี้ ตารางจะมีลักษณะดังนี้:
| ไอโซโทป | มวล | ความอุดมสมบูรณ์เศษส่วน |
|---|---|---|
24มก |
23.98504 |
0.7899 |
25มก |
24.98583 |
0.1000 |
26มก |
25.98259 |
0.1101 |
เพื่อให้แน่ใจว่าคุณได้คำนวณอย่างถูกต้องและค่าที่คุณมีนั้นถูกต้อง เป็นความคิดที่ดีที่จะทำให้แน่ใจว่าความอุดมสมบูรณ์ที่เป็นเศษส่วนทั้งหมดรวมกันเป็นหนึ่ง
ดีครับ รวมกันเป็นหนึ่ง คุณสามารถดำเนินการคำนวณต่อได้
ถัดไป คุณสามารถรวมมวลและปริมาณเศษส่วนที่เกี่ยวข้องลงในสมการที่อธิบายข้างต้น:
การใส่ค่าจากตารางจะได้ผลลัพธ์:
รวมกันหมายความว่ามวลอะตอมเฉลี่ยของ Mg คือ:
สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่าแม้ว่ามวลอะตอมเฉลี่ยของแมกนีเซียมจะอยู่ที่ 24.31 amu และมวลอะตอมเฉลี่ยของคาร์บอนคือ 12.01 amu แต่นี่ไม่ใช่มวลของอะตอมแต่ละตัว ตัวอย่างเช่น หากคุณต้องรับ an อะตอมของคาร์บอนแต่ละอะตอม (แสร้งทำเป็นว่าเป็นไปได้!) จากนั้นมันจะเป็น 12.00 amu หรือ 13.000335 amu มันจะ ไม่ เป็น 12.01 น.
ในทำนองเดียวกันเมื่อคุณเก็บอะตอมของแมกนีเซียมแต่ละตัว มันก็จะเท่ากับ 23.98504 amu, 24.98583 amu หรือ 25.98259 amu มวลอะตอมเฉลี่ยเป็นเพียงวิธีการสำหรับนักวิทยาศาสตร์ในการอธิบายไอโซโทปที่เสถียรของธาตุที่มีอยู่บนโลก มันไม่ได้แสดงถึงมวลของอะตอมเดี่ยวเว้นแต่องค์ประกอบนั้นจะมีไอโซโทปเสถียรเพียงตัวเดียวเท่านั้น