Atomimassa on kaikkien atomien tai molekyylien kaikkien protonien, neutronien ja elektronien summa. Elektronin massa on niin pieni, että se voidaan jättää huomiotta eikä ottaa huomioon. Vaikka teknisesti virheellinen, termiä atomimassa käytetään usein myös viittaamaan alkuaineen kaikkien isotooppien keskimääräiseen atomimassaan. Tämä toinen määritelmä on itse asiassa suhteellinen atomimassa, joka tunnetaan myös nimellä atomipaino elementti. Atomipaino ottaa huomioon saman elementin luonnossa esiintyvien isotooppien keskimääräisen massan. Kemistien on erotettava nämä kaksi atomimassatyyppiä työnsä ohjaamiseksi - esimerkiksi väärä atomimassan arvo voi johtaa virheellisiin kokeellisten tulosten laskemiseen.
Vaihe
Menetelmä 1/3: Atomimassan lukeminen jaksollisesta taulukosta
Vaihe 1. Ymmärrä, kuinka edustaa atomimassaa
Atomimassa on atomin tai molekyylin massa. Atomimassa voidaan ilmaista standardina SI -massayksiköinä - grammoina, kilogrammoina jne. Koska atomimassa on kuitenkin hyvin pieni näissä yksiköissä ilmaistuna, atomimassi ilmaistaan usein yhdistetyissä atomimassayksiköissä (yleensä lyhennettynä u tai amu). Yhden atomimassayksikön standardi on 1/12 vakiomuotoisen hiili-12-isotoopin massasta.
Atomimassayksikkö ilmaisee alkuaineen tai molekyylin yhden moolin massan grammoina. Tämä on erittäin hyödyllinen ominaisuus käytännön laskelmissa, koska tämän yksikön avulla on helppo muuntaa samantyyppisten atomien tai molekyylien massojen ja moolien välillä
Vaihe 2. Etsi atomimassa massa jaksollisesta taulukosta
Useimmat jaksolliset taulukot luettelevat kunkin elementin suhteellisen atomimassan (atomipainon). Tämä massa on lähes aina lueteltu numerona taulukon elementtiruudukon alareunassa, kemiallisen symbolin alla, joka lukee kirjaimen tai kaksi. Tämä luku esitetään yleensä desimaalina eikä kokonaislukuna.
- Huomaa, että jaksollisessa taulukossa luetellut suhteelliset atomimassat ovat asiaan liittyvien alkuaineiden keskiarvoja. Kemiallisilla elementeillä on erilaiset isotoopit - kemialliset muodot, joilla on erilaiset massat yhden tai useamman neutronin lisäämisen tai vähentämisen vuoksi ytimestä. Siten jaksollisessa taulukossa lueteltua suhteellista atomimassaa voidaan käyttää tietyn elementin atomien keskiarvona, mutta ei elementin yksittäisen atomin massana.
- Suhteellisia atomimassoja, kuten jaksollisesta taulukosta löytyviä, käytetään atomien ja molekyylien moolimassan laskemiseen. Atomimassalla, kun se esitetään amu -muodossa kuten jaksollisessa taulukossa, ei ole teknisesti yksiköitä. Atomimassan kertominen 1 g/mol antaa meille kuitenkin määrän, jota voidaan käyttää alkuaineen moolimassaan - yhden moolin alkuaineen massa (grammoina).
Vaihe 3. Ymmärrä, että jaksollisen taulukon arvot ovat alkuaineen keskimääräisiä atomimassoja
Kuten jo selitettiin, jaksollisen taulukon kunkin elementin suhteellinen atomimassa on atomin kaikkien isotooppien keskiarvo. Tämä keskiarvo on tärkeä monille käytännön laskelmille - esimerkiksi laskettaessa useista atomeista koostuvan molekyylin moolimassa. Yksittäisten atomien kanssa työskennellessä tämä luku ei kuitenkaan joskus riitä.
- Jaksotaulukon arvo ei ole tarkka arvo yhdellekään atomimassalle, koska se on useiden erityyppisten isotooppien keskiarvo.
- Yksittäisten atomien atomimassat on laskettava ottaen huomioon protonien ja neutronien tarkka määrä yhdessä atomissa.
Menetelmä 2/3: Atomimassan laskeminen yksittäisille atomeille
Vaihe 1. Etsi alkuaineen tai isotoopin atominumero
Atomiluku on elementin protonien lukumäärä, eikä sillä ole vaihtelevaa lukua. Esimerkiksi kaikilla vetyatomeilla ja vain vetyatomeilla on yksi protoni. Natriumin atomiluku on 11, koska sen ytimessä on yksitoista protonia, kun taas hapen atomiluku on 8, koska sen ytimessä on kahdeksan protonia. Löydät jaksollisen taulukon minkä tahansa elementin atomiluvun - lähes mistä tahansa vakiomääräisestä jaksollisesta taulukosta. Atominumero on kemiallisen symbolin yläpuolella oleva numero, joka lukee yhden tai kaksi kirjainta. Tämä luku on aina positiivinen kokonaisluku.
- Oletetaan, että työskentelemme hiiliatomien kanssa. Hiilissä on aina kuusi protonia. Tiedämme siis, että sen atomiluku on 6. Jaksotaulukossa nähdään myös, että hiilen (C) laatikon yläosassa on numero “6”, mikä osoittaa, että hiilen atomimäärä on kuusi.
- Huomaa, että elementin atomiluvulla ei ole suoraa vaikutusta sen suhteelliseen atomimassaan, kuten jaksollisessa taulukossa on kirjoitettu. Vaikka näyttää todennäköiseltä, että atomin atomimassa on kaksinkertainen sen atomilukuun (etenkin jaksollisen taulukon yläosassa olevien elementtien joukossa), atomimassaa ei koskaan lasketa kertomalla alkuaineen atomiluku kahdella.
Vaihe 2. Etsi ytimen neutronien lukumäärä
Neutronien lukumäärä voi vaihdella tietyn alkuaineen atomien osalta. Vaikka kaksi atomia, joilla on sama määrä protoneja ja eri määrä neutroneja, ovat sama alkuaine, ne ovat elementin eri isotooppeja. Toisin kuin protonien määrä alkuaineessa, joka ei koskaan muutu, neutronien lukumäärä tietyn alkuaineen atomeissa voi vaihdella, joten alkuaineen keskimääräinen atomimassa on esitettävä desimaalilukuna kahden kokonaisluvun välissä.
- Neutronien lukumäärä voidaan määrittää määrittämällä alkuaineen isotooppi. Esimerkiksi hiili-14 on hiili-12: n luonnossa esiintyvä radioaktiivinen isotooppi. Näet usein isotooppeja, joille on annettu pieni numero yläreunassa (yläindeksi) ennen elementtisymbolia: 14C. Neutronien lukumäärä lasketaan vähentämällä protonien lukumäärä isotooppien lukumäärästä: 14 - 6 = 8 neutronia.
- Oletetaan, että hiiliatomissa, jonka kanssa työskentelemme, on kuusi neutronia (12C). Se on yleisin hiilen isotooppi, joka muodostaa lähes 99% kaikista hiiliatomeista. Noin 1 prosentissa hiiliatomeista on kuitenkin 7 neutronia (13C). Muita hiiliatomeja, joissa on enemmän tai vähemmän kuin 6 tai 7 neutronia, on hyvin vähän.
Vaihe 3. Laske yhteen protonien ja neutronien lukumäärä
Tämä on atomin atomimassa. Älä välitä ytimen ympäri kiertävien elektronien määrästä - yhdistetty massa on niin pieni, että useimmissa käytännön tapauksissa tämä massa ei todellakaan vaikuta vastaukseesi.
- Hiiliatomissamme on 6 protonia + 6 neutronia = 12. Tämän hiiliatomin atomimassa on 12. Kuitenkin, jos atomi on hiili-13: n isotooppi, tiedämme, että atomissa on 6 protonia + 7 neutronia = atomipaino ja 13.
- Hiili-13: n todellinen atomipaino on 13 003355, ja tämä paino on tarkempi, koska se määritettiin kokeellisesti.
- Atomimassa on melkein yhtä suuri kuin alkuaineen isotooppien lukumäärä. Peruslaskennassa isotooppien lukumäärä on yhtä suuri kuin atomimassa. Kokeellisesti määritettynä atomimassa on hieman suurempi kuin isotooppien lukumäärä elektronien hyvin pienen massaosuuden vuoksi.
Menetelmä 3/3: Elementin suhteellisen atomimassan (atomipainon) laskeminen
Vaihe 1. Määritä näytteessä olevat isotoopit
Kemistit määrittävät usein näytteen suhteelliset isotooppisuhteet käyttämällä erityistä laitetta, jota kutsutaan massaspektrometriksi. Kuitenkin opiskelijoille ja korkeakouluopiskelijoille tarkoitetuissa kemian oppitunneissa tämä tieto annetaan usein koulukokeissa jne. Tieteellisessä kirjallisuudessa määritettyjen arvosanojen muodossa.
Oletetaan, että työskentelemme isotooppien hiili-12 ja hiili-13 kanssa
Vaihe 2. Määritä näytteen kunkin isotoopin suhteellinen runsaus
Tietyssä elementissä esiintyy erilaisia isotooppeja eri suhteissa. Tämä osuus ilmoitetaan lähes aina prosentteina. Joillakin isotoopeilla on hyvin yleiset mittasuhteet, kun taas toiset ovat erittäin harvinaisia - joskus niin harvinaisia, että nämä mittasuhteet ovat tuskin havaittavissa. Nämä tiedot voidaan määrittää massaspektrometrialla tai viitekirjoista.
Oletetaan, että hiili-12 on 99% ja hiili-13 on 1%. Muita hiili -isotooppeja on olemassa, mutta niin pieninä määrinä, että ne voidaan jättää huomiotta tässä esimerkkitehtävässä
Vaihe 3. Kerro kunkin isotoopin atomimassa sen osuudella näytteessä
Kerro kunkin isotoopin atomimassa sen prosenttiosuudella (kirjoitettu desimaalilla). Jos haluat muuntaa prosenttiosuuden desimaaliksi, jaa prosenttiosuus 100: lla. Desimaaliluvuksi muunnettujen prosenttiosuuksien lukumäärä on aina 1.
- Näytteemme sisältää hiili-12 ja hiili-13. Jos hiili-12 muodostaa 99% näytteestä ja hiili-13 1% näytteestä, kerro 12 (hiili-12-atomimassa) 0,99: llä ja 13 (hiili-13-atomimassa) 0,01: llä.
- Viitekirjat antavat prosenttiosuudet, jotka perustuvat elementin isotooppien kaikkiin tunnettuihin määriin. Useimmat kemian oppikirjat sisältävät nämä tiedot kirjan takana olevassa taulukossa. Massaspektrometri voi myös määrittää testattavan näytteen osuuden.
Vaihe 4. Laske tulokset yhteen
Laske yhteen edellisessä vaiheessa tekemäsi kertolaskutulokset. Tämän summan tulos on elementtisi suhteellinen atomimassa - elementtisi isotooppien atomimassajen keskiarvo. Kun keskustellaan alkuaineista yleensä eikä elementin erityisistä isotoopeista, käytetään tätä arvoa.
