Keskimääräinen atomimassa ei ole yksittäisen atomin suora mitta. Tämä massa on tietyn elementin yleisen näytteen keskimääräinen massa atomia kohti. Jos voisit laskea yhden miljardin atomin massan, voit laskea tämän arvon samalla tavalla kuin minkä tahansa muun keskiarvon. Onneksi on olemassa helpompi tapa laskea atomimassa, joka perustuu tunnettuihin tietoihin eri isotooppien harvinaisuuksista.
Vaihe
Osa 1/2: Keskimääräisen atomimassan laskeminen
Vaihe 1. Ymmärrä isotoopit ja atomimassat
Useimmat alkuaineet esiintyvät luonnossa eri muodoissa, joita kutsutaan isotoopeiksi. Kunkin isotoopin massan numero on sen ytimen protonien ja neutronien lukumäärä. Jokainen protoni ja neutroni painavat yhden atomimassayksikön (amu). Ainoa ero alkuaineen kahden isotoopin välillä on neutronien lukumäärä atomia kohti, mikä vaikuttaa atomimassaan. Elementteillä on kuitenkin aina sama määrä protoneja.
- Elementin keskimääräiseen atomimassaan vaikuttavat sen neutronien lukumäärän vaihtelut, ja se edustaa alkuaineen keskimääräistä massaa alkuaineen yleisessä näytteessä.
- Esimerkiksi alkuainehopealla (Ag) on kaksi luonnossa esiintyvää isotooppia, nimittäin Ag-107 ja Ag-109 (tai). 107Ag ja 109Ag). Isotoopit nimetään niiden "massan lukumäärän" tai atomien protonien ja neutronien määrän perusteella. Tämä tarkoittaa, että Ag-109: ssä on 2 enemmän neutroneja kuin Ag-107, joten sen massa on hieman suurempi.
Vaihe 2. Huomaa kunkin isotoopin massa
Tarvitset 2 tyyppistä dataa kutakin isotooppia kohden. Löydät nämä tiedot oppikirjoista tai Internet -lähteistä, kuten webelements.com. Ensimmäinen tieto on atomimassa tai kunkin isotoopin yhden atomin massa. Isotooppeilla, joilla on enemmän neutroneja, on suurempi massa.
- Esimerkiksi hopea-isotoopin Ag-107 atomimassa on 106, 90509 lukio (atomimassayksikkö). Samaan aikaan isotoopilla Ag-109 on hieman suurempi massa, nimittäin 108, 90470.
- Kaksi viimeistä desimaalia voivat vaihdella hieman lähteiden välillä. Älä lisää sulkuihin mitään numeroita atomimassan jälkeen.
Vaihe 3. Kirjoita ylös kunkin isotoopin runsaus
Tämä runsaus osoittaa, kuinka yleinen isotooppi on prosentteina kaikista alkuaineista koostuvista atomeista. Jokainen isotooppi on verrannollinen alkuaineen runsauteen (mitä suurempi isotoopin runsaus, sitä suurempi vaikutus keskimääräiseen atomimassaan). Löydät nämä tiedot samoista lähteistä kuin atomimassa. Kaikkien isotooppien runsauden tulisi olla 100% (vaikka pyöristysvirheistä saattaa aiheutua pieni virhe).
- Isotoopin Ag-107 runsaus on 51,86%, kun taas Ag-109 on hieman harvinaisempi ja sen lukumäärä on 48,14%. Tämä tarkoittaa, että hopeanäyte koostuu 51,86% Ag-107: stä ja 48,14% Ag-109: stä.
- Jätä huomiotta kaikki isotoopit, joiden runsautta ei ole lueteltu. Tällaisia isotooppeja ei esiinny luonnossa maan päällä.
Vaihe 4. Muunna runsausprosentti desimaaliluvuksi
Jaa runsausprosentti 100: lla, jotta saat saman arvon desimaalilukuna.
Samassa ongelmassa runsausluku on 51,86/100 = 0, 5186 ja 48, 14/100 = 0, 4814.
Vaihe 5. Etsi vakaan isotoopin painotettu keskimääräinen atomimassa
Alkuaineen, jolla on useita isotooppeja n, keskimääräinen atomimassa on yhtä suuri kuin (massaisotooppi 1 * yltäkylläisyysisotooppi 1) + (massaisotooppi 2 * yltäkylläisyysisotooppi 2) +… + (Massan isotooppi * yltäkylläisyysn isotooppi . Tämä on esimerkki "painotetusta keskiarvosta", mikä tarkoittaa, että mitä enemmän löydettyä massaa (sitä suurempi runsaus), sitä suurempi vaikutus tulokseen. Näin voit käyttää yllä olevaa kaavaa hopealla:
-
Keskimääräinen atomimassaAg = (massaElokuu-107 * yltäkylläisyysElokuu-107) + (massaAg-109 * yltäkylläisyysAg-109)
=(106, 90509 * 0, 5186) + (108, 90470 * 0, 4814)
= 55, 4410 + 52, 4267
= 107, 8677 lukio.
- Tarkista vastauksesi jaksollisen taulukon elementeistä. Keskimääräinen atomimassa on yleensä lueteltu elementtisymbolin alla.
Osa 2/2: Laskutulosten käyttäminen
Vaihe 1. Muunna massa atomiluvuksi
Keskimääräinen atomimassa osoittaa massan ja atomiluvun välisen suhteen elementin yleisessä näytteessä. Tämä on hyödyllistä kemian laboratorioissa, koska atomiluvun laskeminen suoraan on lähes mahdotonta, mutta sen massan laskeminen on melko helppoa. Voit esimerkiksi punnita hopeanäytteen ja arvioida, että jokainen 107,8677 amu sen massasta sisältää yhden atomin hopeaa.
Vaihe 2. Muunna moolimassaksi
Atomimassayksikkö on hyvin pieni. Näin ollen kemistit punnitsevat yleensä näytteet grammoina. Onneksi tämä käsite määritettiin helpottamaan muuntamista. Kerro vain keskimääräinen atomimassa 1 g/mol (moolimassavakio) saadaksesi vastauksen g/mol. Esimerkiksi 107,8677 grammaa hopeaa sisältää keskimäärin 1 moolia hopeatomeja.
Vaihe 3. Etsi keskimääräinen molekyylimassa
Koska molekyyli on kokoelma atomeja, voit laskea yhteen atomien massat molekyylimassan laskemiseksi. Jos käytät keskimääräistä atomimassaa (ei tietyn isotoopin massaa), tuloksena on näytteessä luonnossa esiintyvien molekyylien keskimääräinen massa. Esimerkki:
- Vesimolekyylin kemiallinen kaava on H2Joten se koostuu 2 vetyatomista (H) ja 1 happiatomista (O).
- Vedyn keskimääräinen atomimassa on 1,00794 amu. Samaan aikaan happiatomien keskimääräinen massa on 15 9994 amu.
- Molekyylipaino H2Keskimääräinen O on (1,00794) (2) + 15,9994 = 18,01528 amu, mikä vastaa 18,01528 g/mol.
Vinkkejä
- Termiä suhteellinen atomimassa käytetään joskus synonyyminä keskimääräiselle atomimassalle. Näiden kahden välillä on kuitenkin pieni ero, koska suhteellisella atomimassalla ei ole yksiköitä, vaan se edustaa massaa suhteessa C-12-hiiliatomiin. Jos käytät atomimassayksiköitä keskimääräisessä massalaskelmassasi, nämä kaksi arvoa ovat olennaisesti samat.
- Muutamia poikkeuksia lukuun ottamatta jaksollisen taulukon oikealla puolella olevilla elementeillä on suurempi keskimääräinen massa kuin vasemmalla olevilla elementeillä. Tämä voi olla helppo tapa tarkistaa, onko vastauksesi järkevä.
- 1 atomimassayksikkö määritellään 1/12: ksi yhden C-12-hiiliatomin massasta.
- Isotooppien runsaus lasketaan maapallolla luonnossa esiintyvien näytteiden perusteella. Epätavallisilla yhdisteillä, kuten meteoriiteilla tai laboratorionäytteillä, voi olla erilaiset isotooppisuhteet ja sen seurauksena erilaiset keskimääräiset atomimassat.
- Suluissa oleva luku atomimassan jälkeen edustaa viimeisen numeron epävarmuutta. Esimerkiksi atomimassa 1,0173 (4) tarkoittaa, että yleisen atominäytteen massa on alueella 1,0173 ± 0,0004. Sinun ei tarvitse käyttää tätä lukua, ellei sitä pyydetä tehtävässä.
- Käytä keskimääräistä atomimassaa laskettaessa alkuaineita ja yhdisteitä sisältäviä massoja.
