De tre måtene å finne ut atomvekten

Det er mer enn én måte å finne ut atomvekten til et grunnstoff, og metoden du bruker vil avhenge av informasjonen du har. Men før vi forklarer metodene, la oss se betydningen av atomvekten til et element.

Atommassen er summen av massene til protonene, nøytronene og elektronene i et atom , og atomvekten er den gjennomsnittlige atommassen i en gruppe atomer . Elektroner har mye mindre masse enn protoner og nøytroner, så de er ikke tatt med i beregningen, og atommassen er da summen av massene av protoner og nøytroner. 

Det er tre måter å finne ut atomvekten til et grunnstoff, avhengig av informasjonen du har. Hvilken skal du bruke? Det avhenger av om du vurderer et enkelt atom av et element eller en gruppe atomer av samme isotop av elementet, en naturlig prøve av elementet, eller bare trenger å vite standardverdien.

Hvordan finne ut atomvekten

Metoden som kan brukes for å finne atommassen avhenger av om du vurderer en gitt isotop, en naturlig prøve eller en prøve som inneholder en gitt isotopsammensetning.

Slå opp atomvekten på grunnstoffenes periodiske system

Atomvekten er tallet som ofte finnes under et elements symbol, og er det vektede gjennomsnittet av atommassene til alle naturlig forekommende isotoper av det elementet.

For eksempel, hvis vi trenger å vite atomvekten til karbon, identifiserer vi først symbolet, som er C, og slår det deretter opp på det periodiske systemet. Atomvekten er desimaltallet som vi finner under symbolet, og i dette tilfellet er det omtrent 12,01. Det skal bemerkes at siden det er et gjennomsnitt av atommassene til de forskjellige isotoper av karbon, kan de betydelige tallene som er rapportert variere.

Atomvektverdien rapportert i et periodisk system er i atommasseenheter, eller amu, men for beregninger eller andre anvendelser brukes vanligvis atomvekten i enheter av gram per mol (g/mol); i dette tilfellet vil atomvekten til karbon være 12,01 gram per mol (g/mol).

Legg til protonene og nøytronene til en isotop

For å beregne atomvekten til et enkelt atom eller en isotop av et grunnstoff, må massen til protonene og nøytronene som utgjør kjernen legges til, selv om i dette tilfellet det passende begrepet er atommasse, og ikke atomvekt.

La oss for eksempel se hvordan du kan bestemme atomvekten til en isotop av karbon som har 7 nøytroner. I det periodiske systemet kan man se at atomnummeret til karbon er 6, som sammenfaller med antall protoner i kjernen; da vil atomvekten til denne karbonisotopen være summen av massen av protoner og nøytroner, 6 + 7 eller 13.

Beregn det veide gjennomsnittet av atommassene til isotopene til et grunnstoff

Atomvekten til et grunnstoff er det vektede gjennomsnittet av atommassen til alle isotoper av elementet; den gjennomsnittlige vektingsfaktoren er den naturlige forekomsten av hver isotop. Det er da enkelt å beregne atomvekten til et grunnstoff.
Vanligvis i disse tilfellene er en liste over elementets isotoper gitt med deres atommasse og isotopoverflod, uttrykt som en brøkdel eller prosentandel. Prosedyren for å beregne atomvekten består i å multiplisere massen til hver isotop med dens overflod og legge til resultatet av denne operasjonen for alle isotoper som vurderes. Hvis isotopoverfloden er uttrykt i prosent, må du dele sluttresultatet på 100, eller konvertere prosentverdien til en brøkdel for hver isotop.

For eksempel, hvis du har en prøve av karbonatomer som består av 98 % ¹² C og 2 % ¹³ C; Hva er atomvekten til denne prøven?

Først må du konvertere isotopabundansen fra prosent til brøk ved å dele hver verdi med 100. Deretter vil isotopoverfloden på ¹² C være 0,98 og ¹³ C vil være 0,02 (for å bekrefte beregningen kan du legge til den konverterte verdien av isotop overflod av hver isotop, og resultatet skal være 1; i dette tilfellet 0,98 + 0,02 = 1,00).

Atommassen til hver isotop multipliseres deretter med den isotopiske forekomsten av hver isotop i prøven:

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

Og den endelige verdien av atomvekten til karbon i denne prøven oppnås ved å legge til de to oppnådde verdiene:

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

Det kan sees at den oppnådde atomvekten er litt høyere enn verdien funnet i det periodiske systemet for grunnstoffet karbon. Hva er årsaken til denne forskjellen? Den isotopiske sammensetningen av prøven som ble vurdert er forskjellig fra den naturlige isotopsammensetningen av karbon, med en større deltakelse på ¹³ C, siden den oppnådde atomvekten er større enn den oppnådd fra det periodiske systemet, selv med tanke på at sammensetningen Natural karbon inkluderer en ustabil tyngre isotop, for eksempel ¹⁴C. Det må tas i betraktning at atomvektene som rapporteres av det periodiske systemet tilsvarer jordskorpen og atmosfæren, men isotopsammensetningen kan være forskjellig i mantelen eller i jordens kjerne, eller i andre planeter og satellitter som f.eks. Mars og månen.

Det kan sees at atomvektverdiene for hvert element rapportert av det periodiske systemet varierer litt fordi isotopfraksjonsverdiene oppdateres konstant. Noen moderne periodiske tabeller inkluderer variasjonsområdet for atomvektverdier.

Fontene

ME Wieser atomvekter av elementene. Ren appl. Chem., V.78, s. 2051, 2006 .