Masa atomică medie nu este o măsură directă a unui singur atom. Această masă este masa medie pe atom a unui eșantion general al unui anumit element. Dacă ați putea calcula masa unei singure miliardimi a unui atom, ați putea calcula această valoare în același mod ca orice altă medie. Din fericire, există o modalitate mai ușoară de a calcula masa atomică, care se bazează pe date cunoscute din raritățile diferiților izotopi.
Etapa
Partea 1 din 2: Calcularea masei atomice medii
Pasul 1. Înțelegeți izotopii și masele atomice
Majoritatea elementelor apar în mod natural într-o varietate de forme, numite izotopi. Numărul de masă al fiecărui izotop este numărul de protoni și neutroni din nucleul său. Fiecare proton și neutron cântărește 1 unitate de masă atomică (amu). Singura diferență dintre doi izotopi ai unui element este numărul de neutroni per atom, care afectează masa atomică. Cu toate acestea, elementele au întotdeauna același număr de protoni.
- Masa atomică medie a unui element este afectată de variațiile numărului de neutroni ai săi și reprezintă masa medie pe atom într-un eșantion general al unui element.
- De exemplu, argintul elementar (Ag) are 2 izotopi naturali, și anume Ag-107 și Ag-109 (sau). 107Ag și 109Ag). Izotopii sunt denumiți pe baza „numărului de masă” sau a numărului de protoni și neutroni dintr-un atom. Aceasta înseamnă că Ag-109 are 2 neutroni mai mulți decât Ag-107, astfel încât masa sa este puțin mai mare.
Pasul 2. Notați masa fiecărui izotop
Aveți nevoie de 2 tipuri de date pentru fiecare izotop. Puteți găsi aceste date în manuale sau surse de internet, cum ar fi webelements.com. Primele date sunt masa atomică sau masa unui atom din fiecare izotop. Izotopii care au mai mulți neutroni au o masă mai mare.
- De exemplu, izotopul de argint Ag-107 are o masă atomică de 106, 90509 liceu (unitate de masă atomică). Între timp, izotopul Ag-109 are o masă ceva mai mare, și anume 108, 90470.
- Ultimele două zecimale pot varia ușor între surse. Nu includeți niciun număr între paranteze după masa atomică.
Pasul 3. Notați abundența fiecărui izotop
Această abundență indică cât de comun este un izotop în termeni de procent din toți atomii care alcătuiesc un element. Fiecare izotop este proporțional cu abundența elementului (cu cât abundența unui izotop este mai mare, cu atât este mai mare efectul asupra masei atomice medii). Puteți găsi aceste date în aceleași surse ca și masa atomică. Abundența tuturor izotopilor ar trebui să fie de 100% (deși poate exista o ușoară eroare din cauza erorilor de rotunjire).
- Izotopul Ag-107 are o abundență de 51,86%, în timp ce Ag-109 este puțin mai puțin frecvent, cu o abundență de 48,14%. Aceasta înseamnă că eșantionul general de argint este compus din 51,86% Ag-107 și 48,14% Ag-109.
- Ignorați orice izotopi a căror abundență nu este listată. Izotopi ca aceștia nu apar în mod natural pe Pământ.
Pasul 4. Convertește procentul de abundență într-un număr zecimal
Împărțiți procentul de abundență la 100 pentru a obține aceeași valoare în numere zecimale.
În aceeași problemă, numărul abundenței este 51,86 / 100 = 0, 5186 și 48, 14/100 = 0, 4814.
Pasul 5. Găsiți masa atomică medie ponderată a izotopului stabil
Masa atomică medie a unui element cu un număr de izotopi n este egală cu (masaizotopul 1 * abundențăizotopul 1) + (masaizotopul 2 * abundențăizotopul 2) + … + (masan izotop * abundențăn izotop . Acesta este un exemplu de „medie ponderată”, ceea ce înseamnă că, cu cât se găsește mai multă masă (cu cât abundența este mai mare), cu atât este mai mare efectul asupra rezultatului. Iată cum se folosește formula de mai sus pe argint:
-
Masa atomică medieAg = (masa107 aug * abundență107 aug) + (masaAg-109 * abundențăAg-109)
=(106, 90509 * 0, 5186) + (108, 90470 * 0, 4814)
= 55, 4410 + 52, 4267
= 107, 8677 liceu.
- Uită-te la elementele din tabelul periodic pentru a-ți verifica răspunsul. Masa atomică medie este de obicei listată sub simbolul elementului.
Partea 2 din 2: Utilizarea rezultatelor calculului
Pasul 1. Convertiți masa în număr atomic
Masa atomică medie arată relația dintre masă și numărul atomic într-un eșantion general al unui element. Acest lucru este util în laboratoarele de chimie, deoarece calcularea directă a numărului atomic este aproape imposibilă, dar calcularea masei sale este destul de ușoară. De exemplu, puteți cântări un eșantion de argint și puteți estima că fiecare 107,8677 amu din masa sa conține 1 atom de argint.
Pasul 2. Convertiți în masă molară
Unitatea de masă atomică este foarte mică. Astfel, chimiștii cântăresc, în general, probele în grame. Din fericire, acest concept a fost definit pentru a face conversia mai ușoară. Pur și simplu înmulțiți masa atomică medie cu 1 g / mol (constantă a masei molare) pentru a obține răspunsul în g / mol. De exemplu, 107,8677 grame de argint conțin în medie 1 mol de atomi de argint.
Pasul 3. Găsiți masa moleculară medie
Deoarece o moleculă este o colecție de atomi, puteți adăuga masele atomilor pentru a calcula masa moleculară. Dacă utilizați masa atomică medie (nu masa unui izotop specific), rezultatul este masa medie a moleculelor găsite în mod natural în probă. Exemplu:
- Molecula de apă are formula chimică H2O. Deci, este compus din 2 atomi de hidrogen (H) și 1 atom de oxigen (O).
- Hidrogenul are o masă atomică medie de 1,00794 amu. Între timp, atomii de oxigen au o masă medie de 15.9994 amu.
- Masa moleculară H2Media O este egală cu (1.00794) (2) + 15.9994 = 18.01528 amu, echivalent cu 18.01528 g / mol.
sfaturi
- Termenul de masă atomică relativă este uneori folosit ca sinonim pentru masa atomică medie. Cu toate acestea, există o ușoară diferență între cele două, deoarece masa atomică relativă nu are unități, dar reprezintă masa în raport cu un atom de carbon C-12. Cu condiția să utilizați unități de masă atomică în calculul masei medii, aceste două valori sunt în esență identice.
- Cu câteva excepții speciale, elementele din dreapta tabelului periodic au o masă medie mai mare decât elementele din stânga. Aceasta poate fi o modalitate ușoară de a verifica dacă răspunsul dvs. are sens.
- 1 unitate de masă atomică este definită ca 1/12 masa unui atom de carbon C-12.
- Abundența izotopilor este calculată pe baza eșantioanelor care apar în mod natural pe Pământ. Compușii neobișnuiți, cum ar fi meteoriții sau probele de laborator, pot avea rapoarte izotopice diferite și, ca rezultat, mase atomice medii diferite.
- Numărul dintre paranteze după masa atomică reprezintă incertitudinea ultimei cifre. De exemplu, o masă atomică de 1,0173 (4) înseamnă că un eșantion general de atomi are o masă în intervalul 1,0173 ± 0,0004. Nu trebuie să utilizați acest număr decât dacă vi se solicită problema.
- Utilizați masa atomică medie atunci când calculați mase care implică elemente și compuși.
