Πώς να υπολογίσετε την ατομική μάζα

Βίντεο: Σχετική ατομική και μοριακή μάζα

Περιεχόμενο

Βήματα
Μέθοδος 1 από 3: Εύρεση ατομικής μάζας χρησιμοποιώντας τον περιοδικό πίνακα στοιχείων
Μέθοδος 2 από 3: Υπολογισμός της ατομικής μάζας ενός μεμονωμένου ατόμου
Μέθοδος 3 από 3: Υπολογισμός της σχετικής ατομικής μάζας (ατομικό βάρος) ενός στοιχείου
Συμβουλές
Τι χρειάζεσαι

Ατομική μάζα είναι το άθροισμα των μαζών όλων των πρωτονίων, νετρονίων και ηλεκτρονίων που αποτελούν αυτό ή εκείνο το άτομο ή το μόριο. Σε σύγκριση με τα πρωτόνια και τα νετρόνια, η μάζα των ηλεκτρονίων είναι πολύ μικρή, επομένως δεν λαμβάνεται υπόψη στους υπολογισμούς. Αν και αυτό είναι λανθασμένο από επίσημη άποψη, αυτός ο όρος χρησιμοποιείται συχνά για να αναφέρεται στη μέση ατομική μάζα όλων των ισοτόπων ενός στοιχείου. Στην πραγματικότητα, αυτή είναι η σχετική ατομική μάζα, που ονομάζεται επίσης ατομικό βάρος στοιχείο. Το ατομικό βάρος είναι ο μέσος όρος των ατομικών μαζών όλων των φυσικών ισότοπων ενός στοιχείου. Οι χημικοί πρέπει να κάνουν διάκριση μεταξύ αυτών των δύο τύπων ατομικής μάζας όταν κάνουν τη δουλειά τους - μια λανθασμένη τιμή ατομικής μάζας μπορεί, για παράδειγμα, να οδηγήσει σε λανθασμένο αποτέλεσμα για την απόδοση ενός προϊόντος αντίδρασης.

Βήματα

Μέθοδος 1 από 3: Εύρεση ατομικής μάζας χρησιμοποιώντας τον περιοδικό πίνακα στοιχείων

1 Μάθετε πώς γράφεται η ατομική μάζα. Η ατομική μάζα, δηλαδή η μάζα ενός δεδομένου ατόμου ή μορίου, μπορεί να εκφραστεί σε τυπικές μονάδες SI - γραμμάρια, χιλιόγραμμα κ.ο.κ. Ωστόσο, λόγω του γεγονότος ότι οι ατομικές μάζες που εκφράζονται σε αυτές τις μονάδες είναι εξαιρετικά μικρές, συχνά καταγράφονται σε ενοποιημένες μονάδες ατομικής μάζας ή συντομευμένο amu. - μονάδες ατομικής μάζας. Μία μονάδα ατομικής μάζας είναι ίση με το 1/12 της μάζας του τυπικού ισότοπου άνθρακα-12.
- Η μονάδα ατομικής μάζας χαρακτηρίζει τη μάζα ένα γραμμομόριο ενός δεδομένου στοιχείου σε γραμμάρια... Αυτή η τιμή είναι πολύ χρήσιμη σε πρακτικούς υπολογισμούς, καθώς μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη εύκολη μετατροπή της μάζας ενός δεδομένου αριθμού ατόμων ή μορίων μιας δεδομένης ουσίας σε moles και αντίστροφα.
2 Βρείτε την ατομική μάζα στον περιοδικό πίνακα. Οι περισσότεροι τυπικοί περιοδικοί πίνακες περιέχουν τις ατομικές μάζες (ατομικά βάρη) κάθε στοιχείου. Κατά κανόνα, εμφανίζονται ως αριθμός στο κάτω μέρος του κελιού με το στοιχείο, κάτω από τα γράμματα που δηλώνουν το χημικό στοιχείο. Αυτό συνήθως δεν είναι ακέραιος, αλλά δεκαδικό κλάσμα.
- Σημειώστε ότι όλες οι σχετικές ατομικές μάζες που δίνονται στον περιοδικό πίνακα για κάθε στοιχείο είναι μέση τιμή αξίες. Τα χημικά στοιχεία έχουν διαφορετικά ισότοπα - χημικά είδη που έχουν διαφορετικές μάζες λόγω πρόσθετων ή ελλειπόντων νετρονίων στον ατομικό πυρήνα. Επομένως, οι σχετικές ατομικές μάζες που παρατίθενται στον περιοδικό πίνακα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως μέσος όρος για τα άτομα ενός συγκεκριμένου στοιχείου, αλλά δεν ως μάζα ενός ατόμου ενός δεδομένου στοιχείου.
- Οι σχετικές ατομικές μάζες που δίνονται στον περιοδικό πίνακα χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό των γραμμομοριακών μαζών ατόμων και μορίων. Ατομικές μάζες εκφρασμένες σε amu (όπως στον περιοδικό πίνακα) είναι ουσιαστικά χωρίς διάσταση. Ωστόσο, απλά πολλαπλασιάζοντας την ατομική μάζα με 1 g / mol, παίρνουμε ένα χρήσιμο χαρακτηριστικό ενός στοιχείου - τη μάζα (σε γραμμάρια) ενός γραμμομορίου ατόμων αυτού του στοιχείου.
3 Θυμηθείτε ότι ο περιοδικός πίνακας απαριθμεί τις μέσες ατομικές μάζες των στοιχείων. Όπως σημειώθηκε νωρίτερα, οι σχετικές ατομικές μάζες που υποδεικνύονται για κάθε στοιχείο στον περιοδικό πίνακα είναι ο μέσος όρος των μαζών όλων των ισοτόπων σε ένα άτομο. Αυτός ο μέσος όρος είναι πολύτιμος για πολλούς πρακτικούς σκοπούς: για παράδειγμα, χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της γραμμομοριακής μάζας των μορίων που αποτελούνται από πολλά άτομα. Ωστόσο, όταν ασχολείστε με μεμονωμένα άτομα, αυτή η τιμή συνήθως δεν είναι αρκετή.
- Δεδομένου ότι η μέση ατομική μάζα είναι η μέση τιμή για πολλά ισότοπα, η τιμή που αναφέρεται στον περιοδικό πίνακα δεν είναι ακριβής την αξία της ατομικής μάζας οποιουδήποτε ατόμου.
- Οι ατομικές μάζες μεμονωμένων ατόμων πρέπει να υπολογιστούν λαμβάνοντας υπόψη τον ακριβή αριθμό πρωτονίων και νετρονίων σε ένα μόνο άτομο.

Μέθοδος 2 από 3: Υπολογισμός της ατομικής μάζας ενός μεμονωμένου ατόμου

1 Να βρείτε τον ατομικό αριθμό ενός δεδομένου στοιχείου ή του ισότοπού του. Ο ατομικός αριθμός είναι ο αριθμός των πρωτονίων στα άτομα ενός στοιχείου, δεν αλλάζει ποτέ. Για παράδειγμα, όλα τα άτομα υδρογόνου, και μόνο έχουν ένα πρωτόνιο. Ο ατομικός αριθμός νατρίου είναι 11, επειδή ο πυρήνας του έχει έντεκα πρωτόνια, ενώ ο ατομικός αριθμός οξυγόνου είναι οκτώ, αφού ο πυρήνας του έχει οκτώ πρωτόνια. Μπορείτε να βρείτε τον ατομικό αριθμό οποιουδήποτε στοιχείου στον περιοδικό πίνακα του Mendeleev - σχεδόν σε όλες τις τυπικές εκδοχές του, αυτός ο αριθμός υποδεικνύεται πάνω από τον χαρακτηρισμό γραμμάτων του χημικού στοιχείου. Ο ατομικός αριθμός είναι πάντα θετικός ακέραιος.
- Ας υποθέσουμε ότι μας ενδιαφέρει ένα άτομο άνθρακα. Υπάρχουν πάντα έξι πρωτόνια σε άτομα άνθρακα, οπότε γνωρίζουμε ότι ο ατομικός του αριθμός είναι 6. Επιπλέον, βλέπουμε ότι στον περιοδικό πίνακα, στο πάνω μέρος του κελιού με άνθρακα (C) βρίσκεται ο αριθμός "6", υποδεικνύοντας ότι ο αριθμός ατομικού άνθρακα είναι έξι.
- Σημειώστε ότι ο ατομικός αριθμός ενός στοιχείου δεν σχετίζεται μοναδικά με τη σχετική ατομική μάζα του στον περιοδικό πίνακα. Αν και, ειδικά για τα στοιχεία στην κορυφή του πίνακα, μπορεί να φαίνεται ότι η ατομική μάζα ενός στοιχείου είναι διπλάσια από τον ατομικό του αριθμό, δεν υπολογίζεται ποτέ πολλαπλασιάζοντας τον ατομικό αριθμό με δύο.
2 Να βρείτε τον αριθμό των νετρονίων στον πυρήνα. Ο αριθμός των νετρονίων μπορεί να είναι διαφορετικός για διαφορετικά άτομα του ίδιου στοιχείου. Όταν δύο άτομα του ίδιου στοιχείου με τον ίδιο αριθμό πρωτονίων έχουν διαφορετικό αριθμό νετρονίων, είναι διαφορετικά ισότοπα αυτού του στοιχείου.Σε αντίθεση με τον αριθμό των πρωτονίων, που δεν αλλάζει ποτέ, ο αριθμός των νετρονίων στα άτομα ενός συγκεκριμένου στοιχείου μπορεί συχνά να αλλάξει, οπότε η μέση ατομική μάζα ενός στοιχείου γράφεται ως δεκαδικό κλάσμα με μια τιμή που βρίσκεται μεταξύ δύο παρακείμενων ακεραίων.
- Ο αριθμός των νετρονίων μπορεί να προσδιοριστεί με τον προσδιορισμό του ισοτόπου του στοιχείου. Για παράδειγμα, ο άνθρακας-14 είναι ένα φυσικό ραδιενεργό ισότοπο του άνθρακα-12. Συχνά ο αριθμός ισοτόπων υποδεικνύεται ως υπεργραφικός αριθμός μπροστά από το σύμβολο του στοιχείου: Γ. Ο αριθμός των νετρονίων βρίσκεται αφαιρώντας τον αριθμό των πρωτονίων από τον αριθμό των ισοτόπων: 14 - 6 = 8 νετρόνια.
- Ας πούμε ότι το άτομο άνθρακα που μας ενδιαφέρει έχει έξι νετρόνια (C). Είναι το πιο άφθονο ισότοπο άνθρακα, που αντιπροσωπεύει περίπου το 99% όλων των ατόμων αυτού του στοιχείου. Ωστόσο, περίπου 1% των ατόμων άνθρακα έχουν 7 νετρόνια (C). Άλλοι τύποι ατόμων άνθρακα έχουν περισσότερα από 7 ή λιγότερα από 6 νετρόνια και υπάρχουν σε πολύ μικρές ποσότητες.
3 Προσθέστε τον αριθμό των πρωτονίων και των νετρονίων. Αυτή θα είναι η ατομική μάζα του δεδομένου ατόμου. Αγνοήστε τον αριθμό των ηλεκτρονίων που περιβάλλουν τον πυρήνα - η συνολική τους μάζα είναι εξαιρετικά μικρή, επομένως πρακτικά δεν επηρεάζουν τους υπολογισμούς σας.
- Το άτομο άνθρακα έχει 6 πρωτόνια + 6 νετρόνια = 12. Έτσι, η ατομική μάζα αυτού του ατόμου άνθρακα είναι 12. Αν αυτό ήταν το ισότοπο «άνθρακας-13», τότε θα γνωρίζαμε ότι έχει 6 πρωτόνια + 7 νετρόνια = ατομικό βάρος 13
- Στην πραγματικότητα, η ατομική μάζα του άνθρακα-13 είναι 13.003355, και αυτή η τιμή είναι πιο ακριβής, αφού προσδιορίστηκε πειραματικά.
- Η ατομική μάζα είναι πολύ κοντά στον αριθμό ισοτόπων. Για λόγους ευκολίας υπολογισμών, ο αριθμός ισοτόπων υποτίθεται συχνά ότι είναι ίσος με την ατομική μάζα. Οι πειραματικά προσδιορισμένες τιμές της ατομικής μάζας υπερβαίνουν ελαφρώς τον αριθμό ισοτόπων λόγω της πολύ μικρής συμβολής των ηλεκτρονίων.

Μέθοδος 3 από 3: Υπολογισμός της σχετικής ατομικής μάζας (ατομικό βάρος) ενός στοιχείου

1 Προσδιορίστε ποια ισότοπα υπάρχουν στο δείγμα. Οι χημικοί συχνά καθορίζουν την αναλογία ισοτόπων σε ένα συγκεκριμένο δείγμα χρησιμοποιώντας ένα ειδικό όργανο που ονομάζεται φασματόμετρο μάζας. Ωστόσο, κατά τη διάρκεια της εκπαίδευσης, αυτά τα δεδομένα θα σας παρέχονται υπό συνθήκες εργασιών, ελέγχου και ούτω καθεξής με τη μορφή τιμών που λαμβάνονται από την επιστημονική βιβλιογραφία.
- Στην περίπτωσή μας, ας πούμε ότι έχουμε να κάνουμε με δύο ισότοπα: τον άνθρακα-12 και τον άνθρακα-13.
2 Προσδιορίστε τη σχετική περιεκτικότητα κάθε ισοτόπου στο δείγμα. Για κάθε στοιχείο, εμφανίζονται διαφορετικά ισότοπα σε διαφορετικές αναλογίες. Αυτές οι αναλογίες εκφράζονται σχεδόν πάντα ως ποσοστά. Ορισμένα ισότοπα είναι πολύ συνηθισμένα, ενώ άλλα είναι πολύ σπάνια - μερικές φορές τόσο δύσκολο να εντοπιστούν. Αυτές οι ποσότητες μπορούν να προσδιοριστούν χρησιμοποιώντας φασματομετρία μάζας ή μπορούν να βρεθούν σε ένα εγχειρίδιο.
- Ας πούμε ότι η συγκέντρωση άνθρακα-12 είναι 99%και ο άνθρακας-13 είναι 1%. Άλλα ισότοπα άνθρακα Πραγματικά υπάρχουν, αλλά σε τόσο μικρές ποσότητες που σε αυτή την περίπτωση μπορεί να παραμεληθούν.
3 Πολλαπλασιάστε την ατομική μάζα κάθε ισοτόπου με τη συγκέντρωσή του στο δείγμα. Πολλαπλασιάστε την ατομική μάζα κάθε ισοτόπου με το ποσοστό του (εκφράζεται σε δεκαδικό κλάσμα). Για να μετατρέψετε τα ποσοστά σε δεκαδικά ψηφία, απλώς διαιρέστε με 100. Οι συγκεντρώσεις που προκύπτουν πρέπει πάντα να αθροίζονται στο 1.
- Το δείγμα μας περιέχει άνθρακα-12 και άνθρακα-13. Εάν ο άνθρακας-12 είναι 99% του δείγματος και ο άνθρακας-13 είναι 1%, τότε είναι απαραίτητο να πολλαπλασιαστεί το 12 (ατομική μάζα άνθρακα-12) με 0,99 και 13 (ατομική μάζα άνθρακα-13) με 0,01.
- Τα βιβλία αναφοράς δίνουν ποσοστά με βάση τις γνωστές ποσότητες όλων των ισοτόπων ενός στοιχείου. Τα περισσότερα εγχειρίδια χημείας περιέχουν αυτές τις πληροφορίες σε μορφή πίνακα στο τέλος του βιβλίου. Για το υπό μελέτη δείγμα, οι σχετικές συγκεντρώσεις ισοτόπων μπορούν επίσης να προσδιοριστούν χρησιμοποιώντας φασματόμετρο μάζας.
4 Προσθέστε τα αποτελέσματα. Συνοψίστε τα αποτελέσματα πολλαπλασιασμού που λάβατε στο προηγούμενο βήμα.Ως αποτέλεσμα αυτής της λειτουργίας, θα βρείτε τη σχετική ατομική μάζα του στοιχείου σας - τη μέση τιμή των ατομικών μαζών των ισοτόπων του εν λόγω στοιχείου. Όταν εξετάζουμε ένα στοιχείο ως σύνολο και όχι ένα συγκεκριμένο ισότοπο ενός δεδομένου στοιχείου, αυτή η τιμή χρησιμοποιείται.
- Στο παράδειγμά μας, 12 x 0,99 = 11,88 για τον άνθρακα-12 και 13 x 0,01 = 0,13 για τον άνθρακα-13. Η σχετική ατομική μάζα στην περίπτωσή μας είναι 11,88 + 0,13 = 12,01.

Συμβουλές

Ορισμένα ισότοπα είναι λιγότερο σταθερά από άλλα: διασπώνται σε άτομα στοιχείων με λιγότερα πρωτόνια και νετρόνια στον πυρήνα, απελευθερώνοντας σωματίδια που αποτελούν τον ατομικό πυρήνα. Τέτοια ισότοπα ονομάζονται ραδιενεργά.