Jak obliczyć masę atomową

Wideo: Masa atomowa i masa cząsteczkowa #4 [ Reakcje chemiczne ]

Zawartość

Kroki
Metoda 1 z 3: Znalezienie masy atomowej za pomocą układu okresowego pierwiastków
Metoda 2 z 3: Obliczanie masy atomowej pojedynczego atomu
Metoda 3 z 3: Obliczanie względnej masy atomowej (masy atomowej) pierwiastka
Porady
Czego potrzebujesz

Masa atomowa jest sumą mas wszystkich protonów, neutronów i elektronów, które tworzą ten lub inny atom lub cząsteczkę. W porównaniu z protonami i neutronami masa elektronów jest bardzo mała, więc nie jest uwzględniana w obliczeniach. Chociaż jest to niepoprawne z formalnego punktu widzenia, termin ten jest często używany w odniesieniu do średniej masy atomowej wszystkich izotopów pierwiastka. W rzeczywistości jest to względna masa atomowa, zwana również masa atomowa element. Masa atomowa to średnia mas atomowych wszystkich naturalnie występujących izotopów pierwiastka. Chemicy muszą rozróżniać te dwa rodzaje masy atomowej podczas wykonywania swojej pracy - nieprawidłowa wartość masy atomowej może na przykład prowadzić do nieprawidłowego wyniku dla wydajności produktu reakcji.

Kroki

Metoda 1 z 3: Znalezienie masy atomowej za pomocą układu okresowego pierwiastków

1 Dowiedz się, jak zapisana jest masa atomowa. Masę atomową, czyli masę danego atomu lub cząsteczki, można wyrazić w standardowych jednostkach SI – gramach, kilogramach i tak dalej. Jednak ze względu na fakt, że masy atomowe wyrażone w tych jednostkach są niezwykle małe, często są one rejestrowane w ujednoliconych jednostkach masy atomowej lub w skrócie amu. - jednostki masy atomowej. Jedna jednostka masy atomowej jest równa 1/12 masy standardowego izotopu węgla-12.
- Jednostka masy atomowej charakteryzuje masę jeden mol danego pierwiastka w gramach... Wartość ta jest bardzo przydatna w praktycznych obliczeniach, ponieważ można ją wykorzystać do łatwego przeliczenia masy danej liczby atomów lub cząsteczek danej substancji na mole i odwrotnie.
2 Znajdź masę atomową w układzie okresowym. Większość standardowych tablic okresowych zawiera masy atomowe (masy atomowe) każdego pierwiastka. Z reguły są one pokazane jako liczba na dole komórki z pierwiastkiem, pod literami oznaczającymi pierwiastek chemiczny. Zwykle nie jest to liczba całkowita, ale ułamek dziesiętny.
- Zauważ, że wszystkie względne masy atomowe podane w układzie okresowym dla każdego pierwiastka wynoszą przeciętny wartości. Pierwiastki chemiczne różnią się izotopy - gatunki chemiczne, które mają różne masy z powodu dodatkowych lub brakujących neutronów w jądrze atomowym. Dlatego względne masy atomowe wymienione w układzie okresowym mogą być użyte jako średnia dla atomów danego pierwiastka, ale nie jako masa jednego atomu danego pierwiastka.
- Względne masy atomowe podane w układzie okresowym służą do obliczania mas molowych atomów i cząsteczek. Masy atomowe wyrażone w amu (jak w układzie okresowym) są zasadniczo bezwymiarowe. Jednak po prostu mnożąc masę atomową przez 1 g / mol, otrzymujemy użyteczną cechę pierwiastka - masę (w gramach) jednego mola atomów tego pierwiastka.
3 Pamiętaj, że układ okresowy zawiera średnie masy atomowe pierwiastków. Jak wspomniano wcześniej, względne masy atomowe wskazane dla każdego pierwiastka w układzie okresowym są średnią mas wszystkich izotopów w atomie. Ta średnia jest cenna z wielu praktycznych celów: na przykład służy do obliczania masy molowej cząsteczek złożonych z kilku atomów. Jednak w przypadku pojedynczych atomów ta wartość zwykle nie wystarcza.
- Ponieważ średnia masa atomowa jest średnią wartością dla kilku izotopów, wartość wskazana w układzie okresowym nie jest dokładny wartość masy atomowej dowolnego pojedynczego atomu.
- Masy atomowe poszczególnych atomów należy obliczyć z uwzględnieniem dokładnej liczby protonów i neutronów w pojedynczym atomie.

Metoda 2 z 3: Obliczanie masy atomowej pojedynczego atomu

1 Znajdź liczbę atomową danego pierwiastka lub jego izotopu. Liczba atomowa to liczba protonów w atomach pierwiastka, która nigdy się nie zmienia. Na przykład wszystkie atomy wodoru i tylko mają jeden proton. Liczba atomowa sodu wynosi 11, ponieważ jego jądro ma jedenaście protonów, podczas gdy liczba atomowa tlenu wynosi osiem, ponieważ jego jądro ma osiem protonów. Liczbę atomową dowolnego pierwiastka można znaleźć w układzie okresowym Mendelejewa - w prawie wszystkich jego standardowych wersjach liczba ta jest wskazana nad oznaczeniem literowym pierwiastka chemicznego. Liczba atomowa jest zawsze dodatnią liczbą całkowitą.
- Załóżmy, że interesuje nas atom węgla. W atomach węgla zawsze jest sześć protonów, więc wiemy, że ich liczba atomowa wynosi 6. Dodatkowo widzimy, że w układzie okresowym, w górnej części komórki z węglem (C) jest liczba „6”, wskazująca że liczba atomowa węgla wynosi sześć.
- Zauważ, że liczba atomowa pierwiastka nie jest jednoznacznie powiązana z jego względną masą atomową w układzie okresowym. Chociaż, szczególnie w przypadku pierwiastków na górze tabeli, może się wydawać, że masa atomowa pierwiastka jest dwukrotnie większa od liczby atomowej, nigdy nie oblicza się jej przez pomnożenie liczby atomowej przez dwa.
2 Znajdź liczbę neutronów w jądrze. Liczba neutronów może być różna dla różnych atomów tego samego pierwiastka. Kiedy dwa atomy tego samego pierwiastka o tej samej liczbie protonów mają różną liczbę neutronów, są to różne izotopy tego pierwiastka.W przeciwieństwie do liczby protonów, która nigdy się nie zmienia, liczba neutronów w atomach danego pierwiastka często może się zmieniać, więc średnia masa atomowa pierwiastka jest zapisywana jako ułamek dziesiętny z wartością leżącą między dwiema sąsiednimi liczbami całkowitymi.
- Liczbę neutronów można określić przez oznaczenie izotopu pierwiastka. Na przykład węgiel-14 jest naturalnie występującym radioaktywnym izotopem węgla-12. Często liczba izotopów jest wskazywana jako liczba w indeksie górnym przed symbolem pierwiastka: C. Liczbę neutronów określa się odejmując liczbę protonów od liczby izotopowej: 14 - 6 = 8 neutronów.
- Załóżmy, że interesujący atom węgla ma sześć neutronów (C). Jest to najobficiej występujący izotop węgla, stanowiący około 99% wszystkich atomów tego pierwiastka. Jednak około 1% atomów węgla ma 7 neutronów (C). Inne typy atomów węgla mają więcej niż 7 lub mniej niż 6 neutronów i występują w bardzo małych ilościach.
3 Dodaj liczbę protonów i neutronów. Będzie to masa atomowa danego atomu. Zignoruj liczbę elektronów otaczających jądro - ich całkowita masa jest niezwykle mała, więc praktycznie nie mają wpływu na twoje obliczenia.
- Nasz atom węgla ma 6 protonów + 6 neutronów = 12. Zatem masa atomowa tego atomu węgla wynosi 12. Gdyby to był izotop „węgiel-13”, to wiedzielibyśmy, że ma 6 protonów + 7 neutronów = masa atomowa 13.
- W rzeczywistości masa atomowa węgla 13 wynosi 13.003355, a ta wartość jest dokładniejsza, ponieważ została określona eksperymentalnie.
- Masa atomowa jest bardzo zbliżona do liczby izotopowej. Dla wygody obliczeń często przyjmuje się, że liczba izotopów jest równa masie atomowej. Wyznaczone eksperymentalnie wartości masy atomowej nieznacznie przekraczają liczbę izotopów ze względu na bardzo mały udział elektronów.

Metoda 3 z 3: Obliczanie względnej masy atomowej (masy atomowej) pierwiastka

1 Określ, które izotopy znajdują się w próbce. Chemicy często określają stosunek izotopów w określonej próbce za pomocą specjalnego przyrządu zwanego spektrometrem mas. Jednak podczas treningu dane te zostaną Ci przekazane w warunkach zadań, kontroli itd. w postaci wartości zaczerpniętych z literatury naukowej.
- W naszym przypadku powiedzmy, że mamy do czynienia z dwoma izotopami: węgiel-12 i węgiel-13.
2 Określ względną zawartość każdego izotopu w próbce. Dla każdego pierwiastka różne izotopy występują w różnych proporcjach. Te proporcje są prawie zawsze wyrażane w procentach. Niektóre izotopy są bardzo powszechne, a inne bardzo rzadkie – czasami tak trudne do wykrycia. Ilości te można określić za pomocą spektrometrii mas lub znaleźć w podręczniku.
- Powiedzmy, że stężenie węgla-12 wynosi 99%, a węgla-13 1%. Inne izotopy węgla naprawdę istnieją, ale w ilościach tak małych, że w tym przypadku można je pominąć.
3 Pomnóż masę atomową każdego izotopu przez jego stężenie w próbce. Pomnóż masę atomową każdego izotopu przez jego procent (wyrażony jako ułamek dziesiętny). Aby przeliczyć wartości procentowe na ułamki dziesiętne, wystarczy podzielić przez 100. Otrzymane stężenia powinny zawsze sumować się do 1.
- Nasza próbka zawiera węgiel-12 i węgiel-13. Jeśli węgiel-12 stanowi 99% próbki, a węgiel-13 stanowi 1%, to konieczne jest pomnożenie 12 (masy atomowej węgla-12) przez 0,99 i 13 (masy atomowej węgla-13) przez 0,01.
- Książki referencyjne podają wartości procentowe w oparciu o znane ilości wszystkich izotopów pierwiastka. Większość podręczników do chemii zawiera te informacje w formie tabelarycznej na końcu książki. W przypadku badanej próbki względne stężenia izotopów można również określić za pomocą spektrometru masowego.
4 Zsumuj wyniki. Podsumuj wyniki mnożenia, które uzyskałeś w poprzednim kroku.W wyniku tej operacji znajdziesz względną masę atomową swojego pierwiastka - średnią wartość mas atomowych izotopów danego pierwiastka. Rozważając element jako całość, a nie konkretny izotop danego pierwiastka, używa się tej wartości.
- W naszym przykładzie 12 x 0,99 = 11,88 dla węgla-12 i 13 x 0,01 = 0,13 dla węgla-13. Względna masa atomowa w naszym przypadku wynosi 11,88 + 0,13 = 12,01.

Porady

Niektóre izotopy są mniej stabilne niż inne: rozpadają się na atomy pierwiastków z mniejszą liczbą protonów i neutronów w jądrze, uwalniając cząstki tworzące jądro atomowe. Takie izotopy nazywane są radioaktywnymi.