Ядра атомів містять лише протони та нейтрони, і кожен із них має, за визначенням, масу приблизно 1 атомну одиницю маси (аму). Атомна вага кожного елемента, який не включає ваги електронів, які вважаються незначними, має бути цілим числом. Однак швидке ознайомлення з періодичною системою показує, що атомні ваги більшості елементів містять десятковий дріб. Це пов’язано з тим, що вказана вага кожного елемента є середнім показником усіх природних ізотопів цього елемента. Швидкий розрахунок дозволяє визначити відсотковий вміст кожного ізотопу елемента за умови, що ви знаєте атомну вагу ізотопів. Оскільки вчені точно виміряли вагу цих ізотопів, вони знають, що ваги дещо відрізняються від цілих чисел. Якщо не потрібен високий ступінь точності, ви можете ігнорувати ці незначні дробові відмінності при обчисленні відсотків чисельності.
TL; ДР (занадто довгий; Не читав)
Ви можете розрахувати відсоток достатку ізотопів у зразку елемента з більш ніж одним ізотопом, якщо вміст двох або менше невідомий.
Що таке ізотоп?
Елементи перераховані в періодичній системі відповідно до кількості протонів в їх ядрах. Ядра також містять нейтрони, однак, і залежно від елемента, в ядрі може не бути жодного, одного, двох, трьох і більше нейтронів. Водень (Н), наприклад, має три ізотопи. Ядро 1Н - не що інше, як протон, а ядро дейтерію (2H) містить нейтрон і тритій (3Н) містить два нейтрони. У природі зустрічається шість ізотопів кальцію (Са), а для олова (Sn) - 10. Ізотопи можуть бути нестійкими, а деякі є радіоактивними. Жоден з елементів, що трапляються після Урану (U), який є 92-м у періодичній системі, не має більше одного природного ізотопу.
Елементи з двома ізотопами
Якщо елемент має два ізотопи, ви можете легко встановити рівняння для визначення відносної чисельності кожного ізотопу на основі ваги кожного ізотопу (W1 і W2) і ваги елемента (We), перелічені в періодичній таблиці. Якщо позначати достаток ізотопу 1 черезх, рівняння:
W1 • x + W2 • (1 - x) = We
оскільки ваги обох ізотопів повинні додаватися, щоб отримати вагу елемента. Знайшовши (x), помножте його на 100, щоб отримати відсоток.
Наприклад, азот має два ізотопи, 14N і 15N, а в періодичній системі атомна вага азоту вказана як 14,007. Встановивши рівняння з цими даними, ви отримаєте: 14x + 15 (1 - x) = 14.007, і вирішуючи для (x), ви знайдете достаток 14N дорівнює 0,993, або 99,3 відсотка, що означає достаток 15N - 0,7 відсотка.
Елементи з більш ніж двома ізотопами
Коли у вас є зразок елемента, який має більше двох ізотопів, ви можете знайти достаток двох з них, якщо знаєте достаток інших.
Як приклад розглянемо цю проблему:
Середня атомна маса кисню (О) становить 15,9994 аму. У ньому є три природні ізотопи, 16О, 17О і 18O, і 0,037 відсотка кисню складається з 17О. Якщо атомні ваги є 16O = 15,995 аму, 17O = 16,999 аму і 18O = 17,999 аму, якою є кількість двох інших ізотопів?
Щоб знайти відповідь, перетворіть відсотки у десяткові дроби і зауважте, що кількість двох інших ізотопів становить (1 - 0,00037) = 0,99963.
Встановіть одне з невідомих достатків - скажіть, що 16O - бути (x). Інше невідоме достаток, це 18О, тоді 0,99963 - х.
(атомна вага 16O) • (дробове достаток 16O) + (атомна вага 17O) • (дробове достаток 17O) + (атомна вага 18O) • (дробове достаток 18О) = 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
Визначивши (x) як достаток 16О, достаток 18О дорівнює тоді (0,99963 - х) = (0,99963 - 0,9976) = 0,00203
Рівень цих трьох ізотопів:
16O = 99,76%
17O = 0,037%
18O = 0,203%