De tre måder at finde ud af atomvægten

Der er mere end én måde at finde ud af et grundstofs atomvægt, og den metode, du bruger, vil afhænge af den information, du har. Men før vi forklarer metoderne, lad os se betydningen af ​​et grundstofs atomvægt.

Atommassen er summen af ​​masserne af protoner, neutroner og elektroner i et atom , og atomvægten er den gennemsnitlige atommasse i en gruppe af atomer . Elektroner har en meget mindre masse end protoner og neutroner, så de tages ikke med i beregningen, og atommassen er så summen af ​​masserne af protoner og neutroner. 

Der er tre måder at finde ud af et grundstofs atomvægt, afhængigt af de oplysninger, du har. Hvilken skal man bruge? Det afhænger af, om du overvejer et enkelt atom af et grundstof eller en gruppe af atomer af samme isotop af grundstoffet, en naturlig prøve af grundstoffet eller blot har brug for at kende standardværdien.

Sådan finder du ud af atomvægten

Metoden, der kan bruges til at finde atommassen, afhænger af, om du overvejer en given isotop, en naturlig prøve eller en prøve, der indeholder en given isotopsammensætning.

Slå atomvægten op på grundstoffernes periodiske system

Atomvægten er det tal, der ofte findes under et elements symbol, og er det vægtede gennemsnit af atommasserne af alle naturligt forekommende isotoper af det element.

For eksempel, hvis vi har brug for at kende atomvægten af ​​kulstof, identificerer vi først dets symbol, som er C, og slår det derefter op på det periodiske system. Atomvægten er det decimaltal, som vi finder under symbolet, og i dette tilfælde er det cirka 12,01. Det skal bemærkes, at da det er et gennemsnit af atommasserne af de forskellige isotoper af kulstof, kan de rapporterede signifikante tal variere.

Atomvægtværdien rapporteret i et periodisk system er i atommasseenheder eller amu, men til beregninger eller andre anvendelser bruges atomvægten i enheder af gram pr. mol (g/mol) generelt; i dette tilfælde ville atomvægten af ​​kulstof være 12,01 gram pr. mol (g/mol).

Tilføj protoner og neutroner af en isotop

For at beregne atomvægten af ​​et enkelt atom eller en isotop af et grundstof, skal massen af ​​de protoner og neutroner, der udgør dets kerne, tilføjes, selvom det passende udtryk i dette tilfælde er atommasse og ikke atomvægt.

Lad os for eksempel se, hvordan du kan bestemme atomvægten af ​​en isotop af kulstof, der har 7 neutroner. I det periodiske system kan det ses, at atomtallet for kulstof er 6, hvilket falder sammen med antallet af protoner i dets kerne; så vil atomvægten af ​​denne kulstofisotop være summen af ​​massen af ​​protoner og neutroner, 6 + 7 eller 13.

Beregn det vægtede gennemsnit af atommasserne af et grundstofs isotoper

Atomvægten af ​​et grundstof er det vægtede gennemsnit af atommassen af ​​alle isotoper af grundstoffet; den gennemsnitlige vægtningsfaktor er den naturlige forekomst af hver isotop. Det er så nemt at beregne atomvægten af ​​et grundstof.
Normalt i disse tilfælde er en liste over grundstoffets isotoper tilvejebragt med deres atommasse og isotopoverflod, udtrykt som en brøkdel eller procentdel. Proceduren til at beregne atomvægten består i at gange massen af ​​hver isotop med dens overflod og tilføje resultatet af denne operation for alle de isotoper, der tages i betragtning. Hvis isotopmængden udtrykkes i procent, skal du dividere det endelige resultat med 100, eller omregne procentværdien til en brøkdel for hver isotop.

For eksempel, hvis du har en prøve af carbonatomer sammensat af 98% ¹² C og 2% ¹³ C; Hvad er atomvægten af ​​denne prøve?

Først skal du konvertere isotopindholdet fra procent til brøk ved at dividere hver værdi med 100. Derefter vil isotopindholdet på ¹² C være 0,98, og det for ¹³ C vil være 0,02 (for at verificere beregningen kan du tilføje den konverterede værdi af isotop) overflod af hver isotop, og resultatet skal være 1; i dette tilfælde 0,98 + 0,02 = 1,00).

Atommassen af ​​hver isotop multipliceres derefter med den isotopiske mængde af hver isotop i prøven:

0,98 x 12 = 11,76
0,02 x 13 = 0,26

Og den endelige værdi af atomvægten af ​​kulstof i denne prøve opnås ved at tilføje de to opnåede værdier:

11,76 + 0,26 = 12,02 g/mol

Det kan ses, at den opnåede atomvægt er lidt højere end værdien fundet i det periodiske system for grundstoffet kulstof. Hvad er årsagen til denne forskel? Den isotopiske sammensætning af prøven, der blev overvejet, er forskellig fra den naturlige isotopsammensætning af kulstof, med en større deltagelse på ¹³ C, da den opnåede atomvægt er større end den opnåede fra det periodiske system, selv under hensyntagen til, at sammensætningen Naturlig kulstof inkluderer en ustabil tungere isotop, såsom ¹⁴C. Det skal tages i betragtning, at de atomvægte, der rapporteres af det periodiske system, svarer til jordskorpen og atmosfæren, men isotopsammensætningen kan være anderledes i kappen eller i jordens kerne, eller i andre planeter og satellitter som f.eks. Mars og månen.

Det kan ses, at atomvægtværdierne for hvert element rapporteret af det periodiske system varierer lidt, fordi de isotopiske fraktioners værdier konstant opdateres. Nogle moderne periodiske tabeller inkluderer variationsområdet for atomvægtværdier.

Springvand

ME Wieser atomvægte af grundstofferne. Ren appl. Chem., V.78, pp. 2051, 2006 .