Atom çekirdekleri yalnızca proton ve nötron içerir ve bunların her biri tanım gereği yaklaşık 1 atomik kütle birimi (amu) kadar bir kütleye sahiptir. Bu nedenle, ihmal edilebilir olarak kabul edilen elektronların ağırlıklarını içermeyen her bir elementin atom ağırlığı bir tam sayı olmalıdır. Bununla birlikte, periyodik tablonun hızlı bir incelemesi, çoğu elementin atom ağırlıklarının ondalık bir kesir içerdiğini gösterir. Bunun nedeni, her bir elementin listelenen ağırlığının, o elementin doğal olarak oluşan tüm izotoplarının bir ortalaması olmasıdır. İzotopların atom ağırlıklarını bilmeniz koşuluyla, hızlı bir hesaplama, bir elementin her izotopunun yüzde bolluğunu belirleyebilir. Bilim adamları bu izotopların ağırlıklarını doğru bir şekilde ölçtüklerinden, ağırlıkların tam sayılardan biraz farklı olduğunu biliyorlar. Yüksek derecede bir doğruluk gerekmedikçe, bolluk yüzdelerini hesaplarken bu küçük kesirli farklılıkları göz ardı edebilirsiniz.
TL; DR (Çok Uzun; Okumadım)
İki veya daha az izotopun bolluğu bilinmediği sürece, birden fazla izotopu olan bir element örneğindeki izotop bolluğu yüzdesini hesaplayabilirsiniz.
İzotop Nedir?
Elementler, çekirdeklerindeki proton sayılarına göre periyodik tabloda listelenir. Çekirdekler ayrıca nötronlar içerir ve elemente bağlı olarak çekirdekte hiç, bir, iki, üç veya daha fazla nötron bulunmayabilir. Örneğin hidrojenin (H) üç izotopu vardır. çekirdeği 1H, bir protondan başka bir şey değildir, döteryumun çekirdeğidir (2H) bir nötron ve trityum içerir (3H) iki nötron içerir. Doğada altı kalsiyum (Ca) izotopu bulunur ve kalay (Sn) için sayı 10'dur. İzotoplar kararsız olabilir ve bazıları radyoaktiftir. Periyodik tabloda 92. sırada yer alan Uranyum'dan (U) sonra meydana gelen elementlerin hiçbiri birden fazla doğal izotopa sahip değildir.
İki İzotoplu Elementler
Bir elementin iki izotopu varsa, her izotopun ağırlığına (W) dayalı olarak her izotopun göreli bolluğunu belirlemek için kolayca bir denklem kurabilirsiniz.1 ve W2) ve elemanın ağırlığı (We) periyodik tabloda listelenmiştir. İzotop 1'in bolluğunu şu şekilde belirtirsenizx, denklem şudur:
W1 • x + W2 • (1 - x) = We
çünkü her iki izotopun ağırlıkları, elementin ağırlığını vermek için eklemelidir. (x)'i bulduğunuzda, bir yüzde almak için 100 ile çarpın.
Örneğin azotun iki izotopu vardır, 14N ve 15N ve periyodik tablo azotun atom ağırlığını 14.007 olarak listeler. Bu verilerle denklemi kurarak, 14x + 15(1 - x) = 14.007 elde edersiniz ve (x'i çözerek) bolluğunu bulursunuz. 14N, 0.993 veya yüzde 99.3 olacak, bu da bolluk anlamına gelir. 15N yüzde 0,7'dir.
İkiden Fazla İzotoplu Elementler
İkiden fazla izotopu olan bir elementin örneğine sahip olduğunuzda, diğerlerinin bolluğunu biliyorsanız, ikisinin bolluğunu bulabilirsiniz.
Örnek olarak, bu sorunu düşünün:
Oksijenin (O) ortalama atom ağırlığı 15.9994 amu'dur. Doğal olarak oluşan üç izotopu vardır, 16Ö, 17O ve 18O ve oksijenin yüzde 0.037'si oluşur 17Ö. Atom ağırlıkları ise 16O = 15.995 amu, 17O = 16.999 amu ve 18O = 17.999 amu, diğer iki izotopun bolluğu nedir?
Cevabı bulmak için yüzdeleri ondalık kesirlere çevirin ve diğer iki izotopun bolluğunun (1 - 0.00037) = 0.99963 olduğuna dikkat edin.
Bilinmeyen bolluklardan birini ayarlayın - şunu söyleyin 16O – olmak (x). Diğer bilinmeyen bolluk, 18O, 0,99963 - x'tir.
(atom ağırlığı 16O) • (kesirli bolluk 16O) + (atom ağırlığı 17O) • (kesirli bolluk 17O) + (atom ağırlığı 18O) • (kesirli bolluk 18O) = 15.9994
(15.995) • (x) + (16.999) • (0.00037) + (17.999) • (0.99963 - x) = 15.9994
15.995x - 17.999x = 15.9994 - (16.999) • (0.00037) - (17.999) (0.99963)
x = 0.9976
(x)'in bolluğu olarak tanımladıktan sonra 16Ey bolluk 18O zaman (0.99963 - x) = (0.99963 - 0.9976) = 0.00203
Üç izotopun bollukları şu şekildedir:
16O = %99,76
17O = %0.037
18O = %0.203