Hitung berat atom suatu unsur dengan isotop

Berat atom suatu unsur berhubungan dengan isotopnya. Salah satu cara menghitungnya adalah dengan menggunakan nilai massa isotop dan kelimpahan relatifnya. Untuk melakukan perhitungan ini dengan mudah, pertama-tama perlu memahami masing-masing konsep yang berbeda ini.

berat atom

Berat atom juga dikenal sebagai “massa atom rata-rata” suatu unsur. Ini adalah rata-rata yang dihitung dengan mengalikan kelimpahan relatif isotop suatu unsur dengan massa atomnya, dan kemudian menambahkan produknya.

Oleh karena itu, berat atom dapat dinyatakan dengan cara ini:

Berat atom = ∑ (massa atom x kelimpahan relatif)

Setiap elemen memiliki jumlah proton bermuatan positif yang unik di dalam nukleusnya. Namun, jumlah neutron dapat bervariasi. Atom suatu unsur dengan jumlah neutron yang berbeda adalah isotop unsur tersebut.

Dalam tabel periodik terdapat 20 unsur yang hanya memiliki satu isotop alam. Lainnya memiliki lebih dari satu dan beberapa item memiliki banyak. Misalnya, timah (Sn) memiliki 10 isotop alami.

Neutron memiliki massa yang sama dengan proton, dan beberapa isotop memiliki massa atom yang berbeda. Jadi, berat atom suatu unsur pada tabel periodik adalah rata-rata tertimbang (berdasarkan kelimpahan relatif) massa atom masing-masing isotop. Untuk menyatakan berat atom, satuan massa atom digunakan:  u ,  Da ,  amu .

Cara menghitung berat atom suatu unsur: contoh karbon

Tinjau tabel periodik

Untuk menghitung berat atom karbon (C), pertama-tama kita harus mengidentifikasi simbolnya pada tabel periodik. Berat atom adalah angka (biasanya dengan tempat desimal) di bawah simbol elemen. Dalam hal ini sekitar 12,01. Seperti disebutkan sebelumnya, berat atom adalah rata-rata massa atom dari isotop karbon yang berbeda, oleh karena itu, angkanya dapat bervariasi.

Dapatkan berat atom isotop

Langkah selanjutnya dalam menghitung berat atom dari satu atom atau isotop suatu unsur adalah menjumlahkan massa proton dan neutron yang menyusun nukleusnya. Nilai yang diperoleh dikenal sebagai massa atom.

Melanjutkan contoh karbon, kita tahu bahwa isotopnya memiliki 7 neutron. Nomor atom karbon adalah 6, dan itu sama dengan jumlah proton dalam nukleusnya. Oleh karena itu, berat atom isotop karbon ini akan menjadi jumlah massa proton dan neutron: 6 + 7 = 13.

Menghitung berat atom

Langkah ketiga adalah mendapatkan berat atom, yaitu rata-rata tertimbang massa atom isotop unsur. Faktor pembobot rata-rata adalah kelimpahan alami masing-masing isotop, dalam hal ini adalah isotop karbon.

Biasanya, saat melakukan jenis perhitungan ini, daftar isotop unsur diberikan dengan massa atom dan kelimpahan isotopnya, yang dinyatakan sebagai fraksi atau persentase.

Perhitungan berat atom terdiri dari mengalikan massa setiap isotop dengan kelimpahannya dan menjumlahkan hasil operasi ini. Jika kelimpahan isotop dinyatakan sebagai persentase, hasil akhir harus dibagi dengan 100, atau nilai persentase setiap isotop harus diubah menjadi bentuk desimal yang sesuai.

Contoh:

Misalnya, jika kita memiliki sampel atom karbon dengan komposisi 98%  ¹² C dan 2%  ¹³ C, kita harus melakukan langkah-langkah berikut:

Langkah pertama: ubah kelimpahan isotop dari persentase menjadi fraksi dengan membagi setiap nilai dengan 100:

Kelimpahan isotop  ¹² C = 0,98

¹³ C kelimpahan isotop  = 0,02

Karena total kelimpahan isotop harus 1 (yaitu 100%), perhitungan dapat diverifikasi dengan menjumlahkan kelimpahan isotop dari setiap isotop: 0,98 + 0,02 = 1,00.

Langkah kedua: gandakan massa atom setiap isotop dengan kelimpahan isotopnya:

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

Langkah ketiga: tambahkan nilai yang diperoleh untuk mendapatkan berat atom.

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

Apa itu kelimpahan relatif

Isotop adalah atom yang memiliki jumlah proton yang sama tetapi jumlah neutron yang berbeda. Mereka juga memiliki massa atom yang berbeda. Kelimpahan relatif isotop atau kelimpahan isotop adalah persentase atom yang memiliki massa atom tertentu.

Untuk mengetahui kelimpahan relatif, kelimpahan fraksional harus dihitung. Jumlah dari nilai kelimpahan fraksional harus sama dengan 1.

Misalkan kita memiliki elemen dengan dua isotop bermassa m1 dan m2 . Karena jumlah kelimpahan fraksional harus menghasilkan total sama dengan 1, jika kelimpahan massa pertama adalah “x” dan massa kedua adalah “y”, maka x + y = 1. Artinya, kelimpahan relatif dari detik adalah y = 1 – x. Ini dapat diungkapkan sebagai berikut:

Berat atom = m1 . x + m2 . Dan

Berat atom = m1 . x + m2 . (1–x)

Berat atom = m1 . x + m2 – m2 . X

Berat atom – m2 = (m1 – m2) . X

x = (Berat Atom – m2) ÷ (m1 – m2)

Dengan cara ini, kita memperoleh bahwa besaran x adalah kelimpahan relatif isotop dengan massa m1. Dari nilai ini, kami menentukan kelimpahan relatif isotop dengan massa m2 dengan mengetahui bahwa y = 1 – x.

Contoh untuk menghitung kelimpahan isotop

Misalnya, misalkan kita memiliki unsur yang berat atomnya 5,2. Unsur ini juga memiliki dua isotop dengan massa atom masing-masing 6 dan 5.

Jika kami memperkenalkan nilai-nilai ini dalam rumus di atas, kami mendapatkan:

m1 . x + m2 . y = berat atom

6 . x + (1 – x) . 5 = 5,2.

6 . x + (1 – x) . 5 = 5,2

6x + 5 – 5x = 5,2

x + 5 = 5,2

x = 5,2 – 5

x = 0,2

Kemudian kami menemukan dan

y = 1 – x

y = 1 – 0,2

y = 0,8

Untuk mengetahui persentase kelimpahan isotop pertama, kalikan “x” dengan 100. Hasilnya adalah: 0,2. 100 = 20%.

Terakhir, untuk mendapatkan persentase kelimpahan isotop kedua, kita harus mengalikan “y” dengan 100. Jadi, kita memperoleh: 0,8 . 100 = 80%.

Contoh untuk menghitung berat atom dan kelimpahan isotop

Untuk lebih memahami cara menghitung berat atom suatu unsur, mari kita lihat kasus klorin (Cl), yang memiliki dua isotop alami:

³⁵ Cl: yang memiliki massa 34,9689 sma.

³⁷ Cl: dengan massa 36,9659 sma.

Jadi, dengan mengetahui berat atom klorin (Cl), yaitu 35,453 sma, kita juga dapat menghitung kelimpahan relatif masing-masing isotop. Untuk melakukan ini, kami menerapkan persamaan sebelumnya:

Berat atom = m1 . x + m2 . (1–x)

Jika kita mengasumsikan bahwa x adalah kelimpahan fraksional dari  ³⁵ Cl, kita mengidentifikasi massanya sebagai m1 dan  ³⁷ Cl sebagai m2, perhitungannya adalah sebagai berikut:

x = (35,453 – 36,9659) ÷ (34,9689 – 36,9659)

x = -1,5129 / -1,9970

x = 0,7575

Dengan cara ini, kita memperoleh bahwa kelimpahan fraksional isotop  ³⁵ Cl adalah 0,7575 (yaitu, 75,75%) dan kelimpahan isotop  ³⁷ Cl adalah 0,2425 (yaitu, 24,25%).

Kelimpahan relatif dapat dihitung untuk unsur-unsur yang memiliki dua isotop, berdasarkan massa atom isotopnya. Unsur dengan lebih dari dua isotop membutuhkan perhitungan yang lebih rumit.

Bibliografi

• Llansana, J. Atlas Dasar Fisika dan Kimia. (2010). Spanyol. Parramon.
• Delgado Ortiz, SE; Solíz Trinta, LN Manual Kimia Umum. (2015). Spanyol. Buat Ruang.
• Patiño, A. Pengantar teknik kimia: neraca massa dan energi. Jilid II. (2000). Meksiko. UIA.