Коли ви шукаєте атомну масу елемента, скажімо вуглецю, ви переходите до таблиці Менделєєва і дивитесь під символом елемента. Це значення фактично є середньою атомною масою елемента. Але, в середньому чого?
Більшість природних елементів мають більше одного ізотопу. Ізотопи елемента мають різну масу, оскільки містять різну кількість нейтронів. Вимірюючи атомну масу, вчені зупиняються на використанні середній маса природної суміші ізотопів.
Обчислення середньої атомної маси
Погляньте на вуглець: природна кількість вуглецю-12 та вуглецю-13 становить 98,90 відсотка та 1,10 відсотка відповідно. Атомна маса вуглецю-12 дорівнює 12,00000 аму (одиниця атомної маси), тоді як атомна маса вуглецю-13 становить 13,00335 аму.
Для того, щоб розрахувати середню атомну масу, відсотковий вміст спочатку потрібно перетворити в десяткові. Це означає, що коли їх складати разом, надлишки повинні дорівнювати одиниці. Щоб перетворити відсоток достатку в десяткову, розділіть на 100.
Фракційне надлишок вуглецю-12 становить 0,9890, а дробове надходження вуглецю-13 становить 0,0110.
Далі ви помножуєте дробове надлишок на масу і додаєте їх разом.
Так,
Середня атомна маса вуглецю становить 12,01 аму. Це число, яке повідомляється в періодичній системі. Має сенс, що середня атомна маса ближча до 12, оскільки часткове вміст вуглецю-12 набагато більше, ніж вуглецю-13.
Формула середньої атомної маси
Наведений вище процес можна узагальнити за такою формулою:
Ось, м - маса конкретного ізотопу, і f - дробове достаток. Поки всі значення f складіть до одного, ви готові піти. Це хороша перевірка, щоб переконатися, що ви правильно робите математику.
Погляньте на цей приклад розрахунку середньої атомної маси магнію. У таблиці нижче міститься інформація про ізотоп, масу та кількість.
| Ізотоп | Маса | Достаток |
|---|---|---|
24Mg |
23.98504 |
78.99% |
25Mg |
24.98583 |
10.00% |
26Mg |
25.98259 |
11.01% |
Ви можете скористатися наведеною вище формулою, щоб знайти середню атомну масу.
Почніть з перетворення відсотків у дробове надлишок, поділивши кожне число на 100. Після цього таблиця виглядає наступним чином:
| Ізотоп | Маса | Дрібне рясність |
|---|---|---|
24Mg |
23.98504 |
0.7899 |
25Mg |
24.98583 |
0.1000 |
26Mg |
25.98259 |
0.1101 |
Для того, щоб переконатися, що ви правильно розрахували математику, і що ваші значення є правильними, непогано переконатися, що всі дробові надлишки складають одиницю.
Добре, це складає до одного. Ви можете продовжити розрахунок.
Далі ви можете підключити масу та відповідне дробове надлишок до рівняння, описаного вище:
Введення значень з таблиці дає:
Разом це означає, що середня атомна маса Mg становить:
Дуже важливо відзначити, що хоча середня атомна маса магнію становить 24,31 аму, а середня атомна маса вуглецю 12,01 аму, це не маса будь-якого окремого атома. Наприклад, якщо ви мали взяти індивідуальний атом вуглецю (вдайте, що це можливо!), то це буде або 12.00 amu, або 13.000335 amu. Це було б ні бути 12.01 amu.
Таким же чином, коли ви берете будь-який окремий атом магнію, це буде або 23,98504 аму, 24,98583 аму або 25,98259 аму. Середня атомна маса - це просто спосіб для вчених врахувати стабільні ізотопи елемента, що існує на землі. Він не позначає масу окремого атома, якщо цей елемент не має лише одного стабільного ізотопу.