Kuinka laskea atomimassa

Sisältö

Askeleet
Menetelmä 1/3: Atomimassan löytäminen alkuaineiden jaksollisen järjestelmän avulla
Menetelmä 2/3: Yhden atomin atomimassan laskeminen
Menetelmä 3/3: Elementin suhteellisen atomimassan (atomipainon) laskeminen
Vinkkejä
Mitä tarvitset

Atomimassa on kaikkien atomien tai molekyylien muodostavien protonien, neutronien ja elektronien massojen summa. Protoneihin ja neutroneihin verrattuna elektronien massa on hyvin pieni, joten sitä ei oteta huomioon laskelmissa. Vaikka tämä on muodollisesta näkökulmasta virheellistä, tätä termiä käytetään usein viittaamaan alkuaineen kaikkien isotooppien keskimääräiseen atomimassaan. Itse asiassa tämä on suhteellinen atomimassa, jota kutsutaan myös atomipaino elementti. Atomipaino on alkuaineen kaikkien luonnossa esiintyvien isotooppien atomimassajen keskiarvo. Kemistien on työssään tehtävä ero näiden kahden atomimassatyypin välillä - väärän atomimassan arvo voi esimerkiksi johtaa virheelliseen tulokseen reaktiotuotteen saannissa.

Askeleet

Menetelmä 1/3: Atomimassan löytäminen alkuaineiden jaksollisen järjestelmän avulla

1 Opi kuinka atomimassa kirjoitetaan. Atomimassa eli tietyn atomin tai molekyylin massa voidaan ilmaista standardina SI -yksikköinä - grammoina, kilogrammoina jne. Koska näissä yksiköissä ilmaistut atomimassat ovat kuitenkin erittäin pieniä, ne kirjataan usein yhtenäisiksi atomimassayksiköiksi tai lyhennetyiksi amu -yksiköiksi. - atomimassayksiköt. Yksi atomimassayksikkö on 1/12 standardi-isotoopin hiili-12 massasta.
- Atomimassayksikkö luonnehtii massaa yksi mooli tiettyä alkuainetta grammoina... Tämä arvo on erittäin hyödyllinen käytännön laskelmissa, koska sen avulla voidaan helposti muuntaa tietyn aineen tietyn määrän atomeja tai molekyylejä massa mooleiksi ja päinvastoin.
2 Etsi atomimassat jaksollisesta taulukosta. Useimmat vakiomalliset jaksolliset taulukot sisältävät kunkin elementin atomimassat (atomipainot). Yleensä ne näytetään numerona solun alareunassa elementin kanssa, kemiallista alkua merkitsevien kirjainten alla. Tämä ei yleensä ole kokonaisluku, vaan desimaali.
- Huomaa, että kaikki jaksollisessa taulukossa annetut suhteelliset atomimassat kullekin elementille ovat keskiverto arvot. Kemialliset elementit ovat erilaisia isotoopit - kemialliset lajit, joilla on eri massa, koska atomin ytimessä on lisää tai puuttuu neutroneja. Siksi jaksollisessa taulukossa lueteltuja suhteellisia atomimassoja voidaan käyttää tietyn alkuaineen atomien keskiarvona, mutta ei tietyn alkuaineen yhden atomin massana.
- Jaksollisessa taulukossa annettuja suhteellisia atomimassoja käytetään atomien ja molekyylien moolimassan laskemiseen. Atomimassat ilmaistuna amuina (kuten jaksollisessa taulukossa) ovat olennaisesti ulottuvuuksettomia. Yksinkertaisesti kertomalla atomimassa 1 g / mol saamme kuitenkin elementille hyödyllisen ominaisuuden - tämän elementin yhden moolin atomien massa (grammoina).
3 Muista, että jaksollisessa taulukossa luetellaan elementtien keskimääräiset atomimassat. Kuten aiemmin todettiin, jaksollisen taulukon kullekin elementille ilmoitetut suhteelliset atomimassat ovat atomin kaikkien isotooppien massojen keskiarvo. Tämä keskiarvo on arvokas moniin käytännön tarkoituksiin: esimerkiksi sitä käytetään useista atomeista koostuvien molekyylien moolimassan laskemiseen. Kuitenkin, kun olet tekemisissä yksittäisten atomien kanssa, tämä arvo ei yleensä riitä.
- Koska keskimääräinen atomimassa on useiden isotooppien keskiarvo, jaksollisessa taulukossa ilmoitettu arvo ei ole tarkka minkä tahansa yksittäisen atomin atomimassan arvo.
- Yksittäisten atomien atomimassat on laskettava ottaen huomioon protonien ja neutronien tarkka määrä yhdessä atomissa.

Menetelmä 2/3: Yhden atomin atomimassan laskeminen

1 Etsi tietyn alkuaineen tai sen isotoopin atominumero. Atomiluku on protonin määrä alkuaineen atomeissa, se ei koskaan muutu. Esimerkiksi kaikki vetyatomit ja vain heillä on yksi protoni. Natriumin atomiluku on 11, koska sen ytimessä on yksitoista protonia, kun taas hapen atomimäärä on kahdeksan, koska sen ytimessä on kahdeksan protonia. Löydät minkä tahansa alkuaineen atomiluvun Mendelejevin jaksollisesta taulukosta - lähes kaikissa sen standardiversioissa tämä numero on merkitty kemiallisen elementin kirjainmerkinnän yläpuolelle. Atomiluku on aina positiivinen kokonaisluku.
- Oletetaan, että olemme kiinnostuneita hiiliatomista. Hiiliatomeissa on aina kuusi protonia, joten tiedämme, että sen atomiluku on 6. Lisäksi näemme, että jaksollisessa taulukossa hiilen (C) solun yläosassa on luku "6", mikä osoittaa että hiiliatomiluku on kuusi.
- Huomaa, että alkuaineen atomiluku ei ole ainutkertainen suhteessa sen jaksollisen taulukon suhteelliseen atomimassaan. Vaikka etenkin taulukon yläosassa oleville elementeille saattaa näyttää siltä, että alkuaineen atomimassa on kaksinkertainen sen atomilukuun, sitä ei koskaan lasketa kertomalla atomiluku kahdella.
2 Etsi neutronien lukumäärä ytimestä. Neutronien lukumäärä voi olla eri saman alkuaineen eri atomeille. Kun saman elementin kahdella atomilla, joilla on sama määrä protoneja, on eri määrä neutroneja, ne ovat kyseisen elementin eri isotooppeja.Toisin kuin protonien lukumäärä, joka ei koskaan muutu, neutronien lukumäärä tietyn elementin atomeissa voi usein muuttua, joten alkuaineen keskimääräinen atomimassa kirjoitetaan desimaalimurtoksi, jonka arvo on kahden vierekkäisen kokonaisluvun välissä.
- Neutronien lukumäärä voidaan määrittää elementin isotoopin nimityksellä. Esimerkiksi hiili-14 on hiili-12: n luonnossa esiintyvä radioaktiivinen isotooppi. Usein isotooppiluku ilmoitetaan yläindeksinumerona elementtisymbolin edessä: C. Neutronien lukumäärä saadaan vähentämällä protonien lukumäärä isotooppiluvusta: 14 - 6 = 8 neutronia.
- Oletetaan, että kiinnostavassa hiiliatomissa on kuusi neutronia (C). Se on runsain hiilen isotooppi, joka muodostaa noin 99% tämän elementin kaikista atomeista. Kuitenkin noin 1% hiiliatomeista sisältää 7 neutronia (C). Muilla hiiliatomeilla on yli 7 tai alle 6 neutronia ja niitä on hyvin pieniä määriä.
3 Laske yhteen protonien ja neutronien määrä. Tämä on tietyn atomin atomimassa. Ohita ytimen ympärillä olevien elektronien määrä - niiden kokonaismassa on erittäin pieni, joten ne eivät käytännössä vaikuta laskelmiin.
- Hiiliatomissamme on 6 protonia + 6 neutronia = 12. Näin ollen tämän hiiliatomin atomimassa on 12. Jos tämä olisi isotooppi "hiili-13", tiedämme, että siinä on 6 protonia + 7 neutronia = atomipaino 13.
- Itse asiassa hiili-13: n atomimassa on 13,003355, ja tämä arvo on tarkempi, koska se määritettiin kokeellisesti.
- Atomimassa on hyvin lähellä isotooppilukua. Laskelmien helpottamiseksi isotooppien lukumäärän oletetaan usein olevan yhtä suuri kuin atomimassa. Kokeellisesti määritetyt atomimassan arvot ylittävät hieman isotooppien lukumäärän johtuen elektronien hyvin pienestä osuudesta.

Menetelmä 3/3: Elementin suhteellisen atomimassan (atomipainon) laskeminen

1 Määritä näytteessä olevat isotoopit. Kemistit määrittävät usein isotooppien suhteen tietyssä näytteessä käyttämällä erityistä laitetta, jota kutsutaan massaspektrometriksi. Koulutuksen aikana nämä tiedot toimitetaan kuitenkin sinulle tehtävien, valvonnan ja niin edelleen tieteellisestä kirjallisuudesta otettujen arvojen muodossa.
- Sanotaan meidän tapauksessamme, että kyseessä on kaksi isotooppia: hiili-12 ja hiili-13.
2 Määritä näytteen kunkin isotoopin suhteellinen pitoisuus. Jokaiselle alkuaineelle esiintyy erilaisia isotooppeja eri suhteissa. Nämä suhteet ilmaistaan lähes aina prosentteina. Jotkut isotoopit ovat hyvin yleisiä, kun taas toiset ovat hyvin harvinaisia - toisinaan niin vaikeita havaita. Nämä määrät voidaan määrittää massaspektrometrialla tai ne löytyvät käsikirjasta.
- Oletetaan, että hiili-12: n pitoisuus on 99%ja hiili-13 on 1%. Muut hiilen isotoopit Todella olemassa, mutta niin pieninä määrinä, että ne voidaan tässä tapauksessa jättää huomiotta.
3 Kerro kunkin isotoopin atomimassa sen pitoisuudella näytteessä. Kerro jokaisen isotoopin atomimassa sen prosenttiosuudella (desimaaliluvuna ilmaistuna). Jos haluat muuntaa prosentit desimaaleiksi, jaa se 100: lla. Tuloksena olevien pitoisuuksien tulee aina olla enintään 1.
- Näytteemme sisältää hiili-12 ja hiili-13. Jos hiili-12 on 99% näytteestä ja hiili-13 on 1%, on tarpeen kertoa 12 (hiili-12-atomimassa) 0,99: llä ja 13 (hiili-13-atomimassa) 0,01: llä.
- Viitekirjat antavat prosenttiosuuksia, jotka perustuvat alkuaineen kaikkien isotooppien tunnettuihin määriin. Useimmat kemian oppikirjat sisältävät nämä tiedot taulukon muodossa kirjan lopussa. Tutkittavan näytteen osalta isotooppien suhteelliset pitoisuudet voidaan määrittää myös massaspektrometrillä.
4 Laske tulokset yhteen. Tee yhteenveto edellisessä vaiheessa saamistasi kertolaskuista.Tämän toimenpiteen tuloksena löydät elementtisi suhteellisen atomimassan - kyseisen elementin isotooppien atomimassajen keskiarvon. Kun tarkastellaan elementtiä kokonaisuutena eikä tietyn elementin tiettyä isotooppia, käytetään tätä arvoa.
- Esimerkissämme 12 x 0,99 = 11,88 hiili-12: lle ja 13 x 0,01 = 0,13 hiili-13: lle. Suhteellinen atomimassa meidän tapauksessa on 11,88 + 0,13 = 12,01.

Vinkkejä

Jotkut isotoopit ovat vähemmän vakaita kuin toiset: ne hajoavat alkuaineiksi, joissa on vähemmän protoneja ja neutroneja ytimessä, vapauttaen hiukkasia, jotka muodostavat atomin ytimen. Tällaisia isotooppeja kutsutaan radioaktiivisiksi.