Masă atomică este suma tuturor protonilor, neutronilor și electronilor dintr-un singur atom sau moleculă. Masa unui electron este atât de mică încât poate fi ignorată și nu poate fi luată în considerare. Deși din punct de vedere tehnic este incorect, termenul de masă atomică este, de asemenea, adesea folosit pentru a se referi la masa atomică medie a tuturor izotopilor unui element. Această a doua definiție este de fapt masă atomică relativă, care este, de asemenea, cunoscută sub numele de greutate atomica un element. Greutatea atomică ia în considerare masa medie a izotopilor naturali ai aceluiași element. Chimiștii trebuie să facă distincția între aceste două tipuri de masă atomică pentru a-și ghida munca - de exemplu, o valoare incorectă a masei atomice poate duce la calcularea incorectă a rezultatelor experimentale.
Etapa
Metoda 1 din 3: Citirea masei atomice în tabelul periodic
Pasul 1. Înțelegeți cum să reprezentați masa atomică
Masa atomică este masa unui atom sau a unei molecule. Masa atomică poate fi exprimată în unități de masă SI standard - grame, kilograme etc. Cu toate acestea, deoarece masa atomică este foarte mică atunci când este exprimată în aceste unități, masa atomică este adesea exprimată în unități de masă atomică compuse (de obicei prescurtate u sau amu). Standardul pentru o unitate de masă atomică este 1/12 din masa izotopului standard de carbon-12.
Unitatea de masă atomică exprimă masa unui mol dintr-un element sau moleculă în grame. Aceasta este o proprietate foarte utilă în calculele practice, deoarece această unitate facilitează conversia între mase și moli de cantități de atomi sau molecule de același tip
Pasul 2. Găsiți masa atomică în tabelul periodic
Majoritatea tabelelor periodice enumeră masa atomică relativă (greutatea atomică) a fiecărui element. Această masă este aproape întotdeauna listată ca număr în partea de jos a grilei de elemente din tabel, sub un simbol chimic care citește o literă sau două. Acest număr este de obicei reprezentat ca o zecimală, nu ca un număr întreg.
- Rețineți că masele atomice relative enumerate în tabelul periodic sunt valorile medii ale elementelor conexe. Elementele chimice au izotopi diferiți - forme chimice care au mase diferite datorită adunării sau scăderii unuia sau mai multor neutroni din nucleul atomic. Astfel, masa atomică relativă listată în tabelul periodic poate fi utilizată ca valoare medie pentru atomii unui anumit element, dar Nu ca masa unui singur atom al elementului.
- Masele atomice relative, precum cele găsite în tabelul periodic, sunt folosite pentru a calcula masele molare ale atomilor și moleculelor. Masa atomică, atunci când este reprezentată în amu ca în tabelul periodic, tehnic nu are unități. Cu toate acestea, înmulțirea masei atomice cu 1 g / mol ne oferă o cantitate care poate fi utilizată pentru masa molară a elementului - masa (în grame) a unui mol al unui atom al elementului.
Pasul 3. Înțelegeți că valorile din tabelul periodic sunt masele atomice medii pentru un element
După cum sa explicat deja, masa atomică relativă listată pentru fiecare element din tabelul periodic este valoarea medie a tuturor izotopilor atomului. Această medie este importantă pentru multe calcule practice - de exemplu, calcularea masei molare a unei molecule formate din mai mulți atomi. Cu toate acestea, atunci când lucrați cu atomi individuali, acest număr uneori nu este suficient.
- Valoarea din tabelul periodic nu este o valoare exactă pentru o singură masă atomică, deoarece este o medie a mai multor tipuri diferite de izotopi.
- Masele atomice pentru atomii individuali trebuie calculate luând în considerare numărul exact de protoni și neutroni dintr-un singur atom.
Metoda 2 din 3: Calcularea masei atomice pentru atomii individuali
Pasul 1. Găsiți numărul atomic al elementului sau izotopului
Numărul atomic este numărul de protoni dintr-un element și nu are un număr variabil. De exemplu, toți atomii de hidrogen și numai atomii de hidrogen au un proton. Sodiul are un număr atomic de 11, deoarece nucleul său are unsprezece protoni, în timp ce oxigenul are un număr atomic de 8, deoarece nucleul său are opt protoni. Puteți găsi numărul atomic al oricărui element din tabelul periodic - în aproape orice tabel periodic standard. Numărul atomic este numărul de deasupra simbolului chimic care citește una sau două litere. Acest număr este întotdeauna un număr întreg pozitiv.
- Să presupunem că lucrăm cu atomi de carbon. Carbonul are întotdeauna șase protoni. Deci, știm că numărul său atomic este 6. Vedem, de asemenea, în tabelul periodic că caseta pentru carbon (C) are numărul „6” în partea de sus, indicând că numărul atomic de carbon este șase.
- Rețineți că numărul atomic al unui element nu are efect direct asupra masei sale atomice relative, așa cum este scris în tabelul periodic. Deși pare probabil că masa atomică a unui atom este de două ori numărul său atomic (în special printre elementele din partea de sus a tabelului periodic), masa atomică nu este niciodată calculată prin înmulțirea numărului atomic al unui element cu două.
Pasul 2. Găsiți numărul de neutroni din nucleu
Numărul de neutroni poate varia pentru atomii unui anumit element. Deși doi atomi cu același număr de protoni și un număr diferit de neutroni sunt același element, aceștia sunt izotopi diferiți ai elementului. Spre deosebire de numărul de protoni dintr-un element care nu se schimbă niciodată, numărul de neutroni din atomii unui element dat poate varia, deci masa atomică medie a elementului trebuie reprezentată ca o valoare zecimală între două numere întregi.
- Numărul de neutroni poate fi determinat prin determinarea izotopului unui element. De exemplu, carbonul 14 este un izotop radioactiv natural al carbonului 12. Veți vedea adesea izotopi atribuiți un număr mic în partea de sus (supercript) înainte de simbolul elementului: 14C. Numărul de neutroni se calculează prin scăderea numărului de protoni din numărul izotopilor: 14 - 6 = 8 neutroni.
- Să presupunem că atomul de carbon cu care lucrăm are șase neutroni (12C). Este cel mai comun izotop al carbonului, reprezentând aproape 99% din toți atomii de carbon. Cu toate acestea, aproximativ 1% din atomii de carbon au 7 neutroni (13C). Celelalte tipuri de atomi de carbon, care au mai mult sau mai puțin de 6 sau 7 neutroni, sunt foarte puține la număr.
Pasul 3. Adăugați numărul de protoni și neutroni
Aceasta este masa atomică a atomului. Nu vă faceți griji cu privire la numărul de electroni care orbitează nucleul - masa combinată este atât de mică încât, în majoritatea cazurilor practice, această masă nu vă va afecta cu adevărat răspunsul.
- Atomul nostru de carbon are 6 protoni + 6 neutroni = 12. Masa atomică a acestui atom de carbon este 12. Cu toate acestea, dacă atomul este un izotop al carbonului-13, știm că atomul are 6 protoni + 7 neutroni = greutatea atomică din 13.
- Greutatea atomică efectivă a carbonului-13 este 13,003355, iar această greutate este mai precisă, deoarece a fost determinată experimental.
- Masa atomică este aproape egală cu numărul de izotopi ai unui element. În scopuri de calcul de bază, numărul izotopilor este egal cu masa atomică. Când este determinată experimental, masa atomică este puțin mai mare decât numărul de izotopi datorită aportului de masă foarte mic al electronilor.
Metoda 3 din 3: Calcularea masei atomice relative (greutatea atomică) a unui element
Pasul 1. Determinați izotopii prezenți în probă
Chimiștii determină adesea proporțiile izotopice relative într-o probă folosind un instrument special numit spectrometru de masă. Cu toate acestea, în lecțiile de chimie pentru studenți și studenți, aceste informații vi se oferă adesea în testele școlare etc., sub forma unor note care au fost determinate în literatura științifică.
În scopurile noastre, să presupunem că lucrăm cu izotopii carbon-12 și carbon-13
Pasul 2. Determinați abundența relativă a fiecărui izotop din eșantion
Într-un element dat, izotopi diferiți apar în proporții diferite. Această proporție este aproape întotdeauna notată ca procent. Unii izotopi au proporții foarte comune, în timp ce altele sunt extrem de rare - uneori, atât de rare încât aceste proporții sunt abia detectabile. Aceste informații pot fi determinate prin spectrometrie de masă sau din cărți de referință.
Să presupunem că abundența de carbon-12 este de 99%, iar abundența de carbon-13 este de 1%. Există și alți izotopi de carbon, dar în cantități atât de mici încât pot fi neglijate în acest exemplu de problemă
Pasul 3. Înmulțiți masa atomică a fiecărui izotop cu proporția sa din probă
Înmulțiți masa atomică a fiecărui izotop cu procentul de abundență (scris în zecimal). Pentru a converti un procent în zecimal, pur și simplu împărțiți procentul la 100. Numărul de procente care au fost convertite în zecimal va fi întotdeauna 1.
- Eșantionul nostru conține carbon-12 și carbon-13. Dacă carbon-12 reprezintă 99% din probă și carbon-13 reprezintă 1% din probă, înmulțiți 12 (masa atomică de carbon-12) cu 0,99 și 13 (masa atomică de carbon-13) cu 0,01.
- Cărțile de referință vă vor oferi proporții procentuale pe baza tuturor cantităților cunoscute de izotopi ai unui element. Majoritatea manualelor de chimie includ aceste informații într-un tabel din spatele cărții. Spectrometrul de masă poate determina, de asemenea, proporția probei testate.
Pasul 4. Adăugați rezultatele
Adăugați rezultatele multiplicării pe care le-ați făcut în pasul anterior. Rezultatul acestei sume este masa atomică relativă a elementului tău - media maselor atomice ale izotopilor elementului tău. Când se discută elemente în general, și nu izotopi specifici ai elementului, se folosește această valoare.
