Hur man beräknar atommassan

den atommassa det är summan av massorna av alla protoner, neutroner och elektroner närvarande i en enda atom eller i en molekyl. En elektrons massa är så liten att den anses vara försumbar och ingår därför ej i beräkningen. Termen används också ofta för att referera till den genomsnittliga atommassan för alla elementets isotoper, även om denna användning är tekniskt felaktig. Denna andra definition avser faktiskt den relativa atommassan, även kallad atomvikt av ett föremål. Atomvikten tar hänsyn till medelvärdet av massorna av naturliga isotoper av ett element. Kemister måste skilja dessa två begrepp under deras aktivitet, eftersom exempelvis ett felaktigt atomvärde kan leda till fel vid beräkning av utbytet av ett experiment.

Metod 1

Hitta atommassan på det periodiska systemet

Lär dig hur atommassan är representerad. Detta kan uttryckas enligt standardmåtten för det internationella systemet (gram, kilo osv.), Oavsett om det avser en enda atom eller en molekyl. När emellertid dessa enheter anges är atomvärdenas värden extremt små och därför föredras atommassanheter (vanligtvis förkortad med "uma"). En aggregat av atommassa motsvarar 1/12 av koldisotopens 12 standardmassa.

Atommassanheterna indikerar massa uttryckt i gram av en mol av ett givet element eller en molekyl. Detta är en mycket användbar egenskap när beräkningar ska utföras, eftersom det möjliggör en enkel omvandling mellan massa och mol av en given mängd atomer eller molekyler av samma typ.

Hitta atommassan på det periodiska bordet. De flesta av de periodiska tabellerna anger de relativa atommassorna (atomvikterna) av alla element. Värdet är skrivet i basen av rutan som innehåller den kemiska symbolen som består av en eller två bokstäver. Vanligtvis är detta ett decimaltal, mer sällan ett heltal.

Kom ihåg att de relativa atommassorna du hittar på det periodiska bordet är värden "genomsnitt" för varje element. Elementen har olika "isotoper" - Atomer med olika massor eftersom de har mer eller mindre neutroner i sina kärnor. Sålunda är den relativa atommassan som rapporteras i det periodiska tabellen ett acceptabelt medelvärde av atomerna i ett givet element, men inte det är massan av en enda atom av själva elementet.

De relativa atommassorna som indikeras på det periodiska bordet används för beräkning av de molära massorna av atomer och molekyler. Atommassorna, när de uttrycks i uma som händer på det periodiska bordet, är tekniskt antal utan måttenheter. Det är emellertid tillräckligt att multiplicera dem med 1 g / mol för att erhålla ett användbart värde av molmassan, dvs massan uttryckt i gram av en mol atomer av det givna elementet.

Kom ihåg att värdena som visas på det periodiska tabellen är medelvärdet av atommassan för det specifika elementet. Såsom redan nämnts ovan representerar de relativa atommassorna som är fästa i lådan av varje element i det periodiska bordet medelvärdet av alla atommassor av isotoperna hos det elementet. Medelvärdet är användbart för många praktiska beräkningar, till exempel för att hitta molär massa av en molekyl som består av olika atomer. Men när du måste överväga enskilda atomer är det ofta inte tillräckligt med det här numret.

Eftersom det är medelvärdet av olika typer av isotoper, är data som uttrycks på det periodiska tabellen inte exakt atommassan hos en enda atom.

Atommassan för varje atom måste beräknas med hänsyn till det exakta antalet protoner och neutroner som utgör sin kärna.

Metod 2

Beräkna atommassan i en enda atom

Hitta elementets eller isotopets atomnummer. Detta motsvarar antalet protoner som finns i elementet och varierar aldrig. Till exempel, alla väte och atomer bara de av väte har en proton i deras kärna. Natrium har ett atomnummer på 11 eftersom i kärnan finns elva protoner, medan atomantalet syre är 8 eftersom dess kärna består av 8 protoner. Du kan hitta dessa data i nästan alla standardperiodiska tabeller: du ser den ovanför elementets kemiska symbol. Detta värde är alltid ett positivt heltal.

Tänk på kolatomen. Detta har alltid sex protoner, så du vet att dess atomnummer är 6. På det periodiska bordet kan du också läsa ett litet nummer "6" ovanför symbolen för elementet inuti kolboxen (C) - detta är att ange sitt atomnummer.
Kom ihåg att elementets atomnummer har ingen direkt relevans med det relativa atommassevärdet som anges på det periodiska tabellen. Ändå kan man få intrycket att atommassan är dubbelt så stort som atomnumret, särskilt för elementen längst upp i det periodiska bordet, men vet att atommassan aldrig beräknas genom att fördubbla atomnumret.

Hitta antalet neutroner som utgör kärnan. Detta kan variera mellan atomer av ett givet element. Även om två atomer med samma antal protoner och ett annat antal neutroner alltid är desamma "elementet", faktiskt är de två olika isotoper. Till skillnad från antalet protoner, som är konstant, kan neutronerna hos en given atom ändras till den punkt som den genomsnittliga atommassan måste uttryckas som ett decimalvärde mellan två heltal.

Antalet neutroner bestäms av hur isotopen betecknades. Till exempel är kol-14 en naturlig radioaktiv isotop av kol-12. Ofta anges isotopen med ett superskriptnummer som föregår elementets symbol: ¹⁴C. Antalet neutroner beräknas genom att subtrahera antalet protoner från isotopnumret: 14 - 6 = 8 neutroner.

Antag att kolatomen du överväger har sex neutroner (¹²C). Detta är den vanligaste kol isotopen och representerar 99% av de befintliga kolatomerna. Emellertid har ca 1% kolatomer 7 neutroner (¹³C). De andra typerna av kolatomer med mindre än 6 eller 7 neutroner representerar en mycket minimal mängd.

Lägg till antalet protoner och neutroner till varandra. Detta är atomens atommassa. Oroa dig inte för antalet elektroner som kretsar runt kärnan, den massa de genererar är väldigt mycket, väldigt liten, så i de flesta praktiska fall påverkar det inte resultatet.

Din kolatom har 6 protoner + 6 neutroner = 12. Atommassan för denna specifika atom är 12. Om du hade ansett isotopen kol-13, då borde du ha beräknat 6 protoner + 7 neutroner = 13.

Den verkliga atomvikten av kol-13 är 13,003355 och erhålles mer exakt genom experiment.

Atommassan är ett värde som ligger väldigt nära isotopnumret för ett element. För grundläggande beräkningar anses isotopnumret vara lika med atommassan. När en experimentell beräkning görs är atommassadata något högre än isotopnumret på grund av det minsta bidraget från elektronmassan.

Metod 3

Beräkna den relativa atommassan (atomvikt) av ett element

Bestäm vilka isotoper som utgör provet. Kemister bestämmer ofta proportionerna mellan de olika isotoperna som bildar ett prov med ett speciellt instrument som kallas spektrometer. För en kemistudent är denna information emellertid oftast försedd med texten i problemet eller kan hittas som en fast data i läroböcker.

För ditt syfte, överväga ett prov som består av kol-13 och kol-12 isotoper.

Bestämmer relativ överflöd av varje isotop i provet. För varje element finns isotoper närvarande med olika proportioner som vanligtvis uttrycks i procent. Vissa isotoper är mycket vanliga, medan andra är mycket sällsynta, så mycket att de inte kan identifiera dem. Du kan hitta dessa data med masspektrometri eller genom att konsultera en kemi bok.

Antag att överflöd för kol-12 är 99% och den för kol-13 är 1%. uppenbarligen där andra kolisotoper, men i så små kvantiteter att de kan ignoreras i detta experiment.

Multiplicerar atommassan för varje isotop med värdet av dess andel i provet uttryckt i decimalvärdet. För att omvandla en procentandel till decimaler, dela bara numret med 100. Summan av proportionerna uttryckta i decimaler av de olika isotoperna som utgör ett prov bör alltid vara lika med 1.

Ditt prov innehåller kol-12 och kol-13. Om kol-12 representerar 99% av provet och kol-13 1%, multiplicerar 12 (atommassan av kol-12) med 0,99 och 13 (atomvikt kol-13) med 0, 01.

En referenstext kommer att ge dig procentandelen av alla isotoper av ett element. Vanligtvis hittar du dessa data i tabellerna på de nedre sidorna i varje kemi bok. Alternativt kan du använda en masspektrometer för att testa provet direkt.

Lägg till resultaten till varandra. Lägg till de multiplikationsprodukter du tidigare gjort. Det resulterande värdet är elementets relativa atommassa, dvs medelvärdet av atommassorna hos elementisotoperna. När vi talar om ett element i allmänhet utan att överväga en isotop, använder vi oss av dessa data.

I det ovan beskrivna exemplet erhölls: 12 x 0,99 = 11,88 för kol-12 och 13 x 0,01 = 0,13 för kol-13. Den relativa atommassan i ditt prov är 11,88 + 0,13 = 12,01.

tips

Vissa isotoper är mindre stabila än andra och bryts ner i element med få protoner och neutroner i deras kärna när de förfallna. Dessa isotoper kallas radioaktiva.

Saker du behöver

Referens kemi bok
kalkylator

Dela på sociala nätverk:

Relaterade