Як знайти дробове рясність ізотопу

Кожен елемент періодичної системи має в своєму ядрі унікальну кількість позитивно заряджених протонів, але кількість нейтронів, які не мають заряду, може змінюватися. Атоми елемента з різною кількістю нейтронів є ізотопами цього елемента. Усі елементи, крім 20, мають більше одного природного ізотопу, а деякі елементи мають багато. Олово (Sn) з 10 природними ізотопами є переможцем у цій категорії. Нейтрони мають однакову масу з протонами, тому різні ізотопи мають різну атомну масу і атомну вага елемента, зазначеного в періодичній системі, є середнім значенням кожного ізотопу, помноженого на його достаток.

Атомна вага = ∑ (атомна маса х відносна кількість)

Можна математично розрахувати частковий вміст елементів з двома ізотопами на основі атомних мас ізотопів, але вам потрібні лабораторні методики для елементів з більш ніж двома.

TL; ДР (занадто довгий; Не читав)

Якщо елемент має два ізотопи, ви можете знайти його частковий вміст за допомогою математики. В іншому випадку вам потрібен мас-спектрометр.

instagram story viewer

Розрахунок відносних надмірностей двох ізотопів

Розглянемо елемент із двома ізотопами мас m1 та м2. Їх дробовий достаток повинен дорівнювати рівному 1, тому, якщо достаток першого дорівнює х, достаток другого дорівнює 1 - х. Це означає

Атомна вага = м1х + м2(1 - х).

Спрощення та вирішення для x:

x = (Атомна вага - м2) ÷ (м1 - м2)

Величина x - дробовий достаток ізотопу масою m1.

Зразок обчислення

Хлор має два природні ізотопи: 35Cl, масою 34,9689 аму (атомні одиниці маси) і 37Cl, масою 36,9659 аму. Якщо атомна маса хлору становить 35,46 аму, якою є дробова кількість кожного ізотопу?

Нехай x - дробове достаток 35Кл. Згідно з наведеним вище рівнянням, якщо відпустити масу 35Cl be m1 і що з 37Cl be m2, ми отримуємо:

x = (35,46 - 36,9659) ÷ (34,9689 - 36,9659) = 0,5911 / 1,997 = -1,5059 / -1,997 = 0,756

Дробова достаток 35Cl дорівнює 0,756 і 37Cl становить 0,244.

Більше двох ізотопів

Вчені визначають відносну кількість елементів з більш ніж двома ізотопами в лабораторії, використовуючи техніку, яка називається мас-спектрометрією. Вони випаровують зразок, що містить елемент, і бомбардують його високоенергетичними електронами. Це заряджає частинки, які є ними, спрямовані через магнітне поле, яке їх відхиляє. Більш важкі ізотопи відхиляються більше, ніж легші. Спектрометр вимірює відношення маси до заряду кожного виявленого ним ізотопу, а також вимірює числа кожного і відображає їх у вигляді серії ліній, званих спектром. Спектр схожий на стовпчасту діаграму, на якій зображено відношення маси до заряду щодо відносної кількості.

Teachs.ru
  • Поділитися
instagram viewer