Periyodik tablodaki her elementin çekirdeğinde benzersiz sayıda pozitif yüklü proton vardır, ancak yükü olmayan nötronların sayısı değişebilir. Nötron sayıları farklı olan bir elementin atomları, o elementin izotoplarıdır. 20 element dışında tüm elementlerin birden fazla doğal izotopu vardır ve bazı elementlerin çok sayıda izotopu vardır. Kalay (Sn), 10 doğal izotopu ile bu kategorinin kazananıdır. Nötronlar protonlarla aynı kütleye sahiptir, bu nedenle farklı izotopların atom kütleleri farklıdır ve atom Periyodik tabloda listelenen bir elementin ağırlığı, her izotopun ortalaması ile çarpılmasıdır. bolluk.
Atom ağırlığı = ∑ (atomik kütle x bağıl bolluk)
İzotopların atomik kütlelerine dayalı olarak iki izotoplu elementler için kesirli bollukları matematiksel olarak hesaplamak mümkündür, ancak ikiden fazla olan elementler için laboratuvar tekniklerine ihtiyacınız vardır.
TL; DR (Çok Uzun; Okumadım)
Bir elementin iki izotopu varsa, onların kesirli bolluklarını matematik kullanarak bulabilirsiniz. Aksi takdirde, bir kütle spektrometresine ihtiyacınız vardır.
İki İzotopun Bağıl Bolluklarının Hesaplanması
Kütlesi m olan iki izotoplu bir element düşünün1 ve M2. Kesirli bolluklarının toplamı 1'e eşit olmalıdır, yani birincinin bolluğu x ise ikincinin bolluğu 1 - x'tir. Bu şu anlama gelir
Atom ağırlığı = m1x + m2(1 - x).
x için sadeleştirme ve çözme:
x = (Atomik ağırlık - m2) ÷ (m1 -m2)
x miktarı, kütlesi m olan izotopun kesirli bolluğudur.1.
Örnek Hesaplama
Klorun doğal olarak oluşan iki izotopu vardır: 3534.9689 amu (atomik kütle birimleri) kütleye sahip Cl ve 3736.9659 amu kütleli Cl. Klorun atom ağırlığı 35.46 amu ise, her izotopun kesirli bolluğu nedir?
x'in kesirli bolluğu olsun 35Cl. Yukarıdaki denkleme göre, kütlesine izin verirsek 35m olmak1 ve bunun 37m olmak2, şunu elde ederiz:
x = (35.46 - 36.9659) ÷ (34.9689 - 36.9659) = 0.5911/1.997 = -1.5059/-1.997 = 0.756
kesirli bolluk 35Cl 0.756'dır ve 37Cl 0.244'tür.
İkiden Fazla İzotop
Bilim adamları, kütle spektrometrisi adı verilen bir teknik kullanarak laboratuarda ikiden fazla izotoplu elementlerin göreceli bolluklarını belirler. Elementi içeren bir numuneyi buharlaştırır ve yüksek enerjili elektronlarla bombardıman ederler. Bu, onları saptıran bir manyetik alan aracılığıyla yönlendirilen parçacıkları yükler. Daha ağır izotoplar, hafif olanlardan daha fazla sapar. Spektrometre, algıladığı her izotopun kütle-yük oranını ölçer ve her birinin sayısını ölçer ve bunları spektrum adı verilen bir dizi çizgi olarak görüntüler. Spektrum, göreli bolluğa karşı kütle/yük oranını gösteren bir çubuk grafik gibidir.