Średnia masa atomowa nie jest bezpośrednią miarą pojedynczego atomu. Masa ta jest średnią masą na atom ogólnej próbki danego pierwiastka. Gdybyś mógł obliczyć masę jednej miliardowej części atomu, mógłbyś obliczyć tę wartość w taki sam sposób, jak każdą inną średnią. Na szczęście istnieje prostszy sposób obliczania masy atomowej, który opiera się na znanych danych dotyczących rzadkości występowania różnych izotopów.
Krok
Część 1 z 2: Obliczanie średniej masy atomowej
Krok 1. Zrozum izotopy i masy atomowe
Większość pierwiastków występuje naturalnie w różnych formach, zwanych izotopami. Liczba masowa każdego izotopu to liczba protonów i neutronów w jego jądrze. Każdy proton i neutron waży 1 jednostkę masy atomowej (amu). Jedyną różnicą między dwoma izotopami pierwiastka jest liczba neutronów na atom, która wpływa na masę atomową. Jednak pierwiastki mają zawsze taką samą liczbę protonów.
- Średnia masa atomowa pierwiastka zależy od zmian liczby jego neutronów i reprezentuje średnią masę atomu w ogólnej próbce pierwiastka.
- Na przykład srebro pierwiastkowe (Ag) ma 2 naturalnie występujące izotopy, a mianowicie Ag-107 i Ag-109 (lub). 107Ag i 109Ag). Izotopy są nazywane na podstawie ich „liczby masowej” lub liczby protonów i neutronów w atomie. Oznacza to, że Ag-109 ma o 2 neutrony więcej niż Ag-107, więc jego masa jest nieco większa.
Krok 2. Zanotuj masę każdego izotopu
Potrzebujesz 2 rodzajów danych dla każdego izotopu. Dane te można znaleźć w podręcznikach lub źródłach internetowych, takich jak webelements.com. Pierwsze dane to masa atomowa, czyli masa jednego atomu każdego izotopu. Izotopy, które mają więcej neutronów, mają większą masę.
- Na przykład izotop srebra Ag-107 ma masę atomową 106, 90509 liceum (jednostka masy atomowej). Tymczasem izotop Ag-109 ma nieco większą masę, a mianowicie 108, 90470.
- Ostatnie dwa miejsca po przecinku mogą się nieznacznie różnić między źródłami. Nie umieszczaj żadnych liczb w nawiasach po masie atomowej.
Krok 3. Zapisz obfitość każdego izotopu
Ta obfitość wskazuje, jak powszechny jest izotop, wyrażony jako procent wszystkich atomów tworzących pierwiastek. Każdy izotop jest proporcjonalny do liczebności pierwiastka (im większa liczebność izotopu, tym większy wpływ na średnią masę atomową). Możesz znaleźć te dane w tych samych źródłach, co masa atomowa. Obfitość wszystkich izotopów powinna wynosić 100% (chociaż może wystąpić niewielki błąd z powodu błędów zaokrągleń).
- Izotop Ag-107 ma liczebność 51,86%, podczas gdy Ag-109 jest nieco mniej powszechny z liczebnością 48,14%. Oznacza to, że ogólna próbka srebra składa się z 51,86% Ag-107 i 48,14% Ag-109.
- Zignoruj wszelkie izotopy, których liczebność nie jest wymieniona. Izotopy takie jak te nie występują naturalnie na Ziemi.
Krok 4. Konwertuj procent liczebności na liczbę dziesiętną
Podziel procent obfitości przez 100, aby uzyskać tę samą wartość w liczbach dziesiętnych.
W tym samym problemie liczba liczebności wynosi 51,86/100 = 0, 5186 i 48, 14/100 = 0, 4814.
Krok 5. Znajdź średnią ważoną masę atomową stabilnego izotopu
Średnia masa atomowa pierwiastka o liczbie izotopów n jest równa (masaizotop 1 * obfitośćizotop 1) + (masaizotop 2 * obfitośćizotop 2) + … + (masan izotop * obfitośćn izotop . Jest to przykład „średniej ważonej”, co oznacza, że im więcej znalezionej masy (im większa obfitość), tym większy wpływ na wynik. Oto jak użyć powyższego wzoru na srebrze:
-
Średnia masa atomowaAg = (masaSie-107 * obfitośćSie-107) + (masaAg-109 * obfitośćAg-109)
=(106, 90509 * 0, 5186) + (108, 90470 * 0, 4814)
= 55, 4410 + 52, 4267
= 107, 8677 liceum.
- Spójrz na pierwiastki w układzie okresowym, aby sprawdzić swoją odpowiedź. Średnia masa atomowa jest zwykle podana pod symbolem pierwiastka.
Część 2 z 2: Korzystanie z wyników obliczeń
Krok 1. Przekształć masę na liczbę atomową
Średnia masa atomowa pokazuje związek między masą a liczbą atomową w ogólnej próbce pierwiastka. Jest to przydatne w laboratoriach chemicznych, ponieważ bezpośrednie obliczenie liczby atomowej jest prawie niemożliwe, ale obliczenie jej masy jest dość łatwe. Na przykład, możesz zważyć próbkę srebra i oszacować, że każde 107,8677 amu jego masy zawiera 1 atom srebra.
Krok 2. Konwersja na masę molową
Jednostka masy atomowej jest bardzo mała. Dlatego chemicy na ogół ważą próbki w gramach. Na szczęście koncepcja ta została zdefiniowana, aby ułatwić konwersję. Po prostu pomnóż średnią masę atomową przez 1 g/mol (stała masy molowej), aby otrzymać odpowiedź w g/mol. Na przykład 107,8677 gramów srebra zawiera średnio 1 mol atomów srebra.
Krok 3. Znajdź średnią masę cząsteczkową
Ponieważ cząsteczka jest zbiorem atomów, możesz zsumować masy atomów, aby obliczyć masę cząsteczkową. Jeśli użyjesz średniej masy atomowej (nie masy konkretnego izotopu), wynikiem będzie średnia masa cząsteczek naturalnie występujących w próbce. Przykład:
- Cząsteczka wody ma wzór chemiczny H2O. Tak więc składa się z 2 atomów wodoru (H) i 1 atomu tlenu (O).
- Wodór ma średnią masę atomową 1,00794 amu. Tymczasem atomy tlenu mają średnią masę 15 9994 amu.
- Masa cząsteczkowa H2Średnie O jest równe (1,00794)(2) + 15,9994 = 18,01528 amu, co odpowiada 18,01528 g/mol.
Porady
- Termin względna masa atomowa jest czasami używany jako synonim średniej masy atomowej. Istnieje jednak niewielka różnica między tymi dwoma, ponieważ względna masa atomowa nie ma jednostek, ale reprezentuje masę w stosunku do atomu węgla C-12. Zakładając, że do obliczania średniej masy używasz jednostek masy atomowej, te dwie wartości są zasadniczo identyczne.
- Z kilkoma specjalnymi wyjątkami pierwiastki po prawej stronie układu okresowego mają większą średnią masę niż pierwiastki po lewej stronie. Może to być łatwy sposób sprawdzenia, czy Twoja odpowiedź ma sens.
- 1 jednostka masy atomowej jest zdefiniowana jako 1/12 masy jednego atomu węgla C-12.
- Obfitość izotopów oblicza się na podstawie próbek naturalnie występujących na Ziemi. Nietypowe związki, takie jak meteoryty lub próbki laboratoryjne, mogą mieć różne stosunki izotopowe, a co za tym idzie, różne średnie masy atomowe.
- Liczba w nawiasach po masie atomowej reprezentuje niepewność ostatniej cyfry. Na przykład masa atomowa 1,0173 (4) oznacza, że ogólna próbka atomów ma masę w zakresie 1,0173 ± 0,0004. Nie musisz używać tej liczby, chyba że zostaniesz o to poproszony w zadaniu.
- Użyj średniej masy atomowej podczas obliczania mas obejmujących pierwiastki i związki.
