Для розв’язання задач на ізотопну достатність використовуються середня атомна маса даного елемента та алгебраїчна формула. Ось як ви можете вирішити такі проблеми.
Хімія відносного достатку
Визначення відносного достатку в хімії - це відсоток певного ізотопу, який зустрічається в природі. Атомна маса, вказана для елемента в періодичній системі, є середньою масою всіх відомих ізотопів цього елемента.
Пам’ятайте, що коли кількість нейтронів змінюється в ядрі, ідентичність елемента залишається незмінною. Зміна кількості нейтронів в ядрі позначає ізотоп: азот-14 із 7 нейтронами та азот-15 із 8 нейтронами - два різні ізотопи елемента азот.
Для вирішення проблем із ізотопним достатком, задана проблема вимагатиме відносного достатку або маси певного ізотопу.
Крок 1: Знайдіть середню атомну масу
Визначте атомну масу елемента за вашою задачею про изотопну кількість в періодичній системі. Як приклад буде використано азот: 14,007 аму.
Крок 2: Налаштування проблеми відносного достатку
Використовуйте наступну формулу для проблем відносної чисельності хімії:
(M1) (x) + (M2) (1-x) = M (E)
- М1 - маса одного ізотопу
- x - відносна кількість
- М2 - маса другого ізотопу
- M (E) - атомна маса елемента з таблиці Менделєєва
Приклад проблеми: Якщо маси одного ізотопу азоту, азоту-14, становлять 14,003 аму, а іншого ізотопу, азоту-15, - 15 000 аму, знайдіть відносну кількість изотопов.
Проблема полягає в тому, щоб просити розв’язати х, відносний достаток. Призначте один ізотоп як (M1), а інший як (M2).
- M1 = 14,003 аму (азот-14)
- x = невідома відносна кількість
- M2 = 15.000 аму (азот-15)
- М (Е) = 14,007 аму
Коли інформація розміщується у рівнянні, це виглядає так:
14,003x + 15,000 (1-x) = 14,007
Чому рівняння можна встановити таким чином: Нагадаємо, що сума цих двох ізотопів дорівнюватиме 100 відсоткам загального вмісту азоту в природі. Рівняння можна встановити як відсоток або як десяткове число.
У відсотках рівняння матиме вигляд: (x) + (100-x) = 100, де 100 позначає загальний відсоток у природі.
Якщо встановити рівняння як десяткову, це означає, що достаток буде рівним 1. Тоді рівняння мало б вигляд: x + (1 - x) = 1. Зверніть увагу, що це рівняння обмежується двома ізотопами.
Крок 3: Розв’яжіть для x, щоб отримати відносну величину невідомого ізотопу
Використовуйте алгебру, щоб розв’язати х. Приклад азоту виконується на наступних етапах:
- По-перше, використовуйте розподільну властивість: 14.003x + 15.000 - 15.000x = 14.007
- Тепер об’єднайте подібні терміни: -0,997x = -0,993
- Вирішіть для х, занурившись на -0,997
x = 0,996
Крок 4: Знайдіть відсоток достатку
Оскільки х = 0,996, помножте на 100, щоб отримати відсоток: азот-14 становить 99,6%.
Оскільки (1-x) = (1 - 0,996) = 0,004, помножте на 100: азот-15 становить 0,4%.
Рівень ізотопу азоту-14 становить 99,6%, а ізотопу азоту-15 - 0,4%.
Розрахунок відносного достатку в мас-спектроскопії
Якщо був заданий мас-спектр елемента, відносний відсоток вмісту ізотопів зазвичай представляється у вигляді вертикальної гістограми. Загальна кількість може виглядати так, ніби вона перевищує 100 відсотків, але це тому, що мас-спектр працює із відносним процентним вмістом ізотопів.
На прикладі це буде зрозуміло. Структура ізотопу азоту показала б відносну кількість 100 для азоту-14 та 0,37 для азоту-15. Для вирішення цього буде встановлено таке співвідношення, як таке:
(відносна кількість ізотопу в спектрі) / (сума всіх відносних вмістів ізотопу в спектрі)
азот-14 = (100) / (100 + 0,37) = 0,996 або 99,6%
азот-15 = (0,37) / (100 + 0,37) = 0,004 або 0,4%
