Tabla de Contenidos
มีหลายวิธีในการหาน้ำหนักอะตอมของธาตุ และวิธีการที่คุณใช้จะขึ้นอยู่กับข้อมูลที่คุณมี แต่ก่อนที่จะอธิบายวิธีการ เรามาดูความหมายของน้ำหนักอะตอมของธาตุกันก่อน
มวลอะตอมคือผลรวมของมวล ของโปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอนในอะตอมและน้ำหนักอะตอมคือมวลอะตอมเฉลี่ยในกลุ่มอะตอม อิเล็กตรอนมีมวลน้อยกว่าโปรตอนและนิวตรอนมาก ดังนั้นจึงไม่นำมาพิจารณาในการคำนวณ และมวลอะตอมก็คือผลรวมของมวลของโปรตอนและนิวตรอน
มีสามวิธีในการหาน้ำหนักอะตอมของธาตุ ขึ้นอยู่กับข้อมูลที่คุณมี อันไหนที่จะใช้? ขึ้นอยู่กับว่าคุณกำลังพิจารณาอะตอมเดี่ยวของธาตุหรือกลุ่มของอะตอมที่มีไอโซโทปเดียวกันของธาตุ ตัวอย่างตามธรรมชาติของธาตุ หรือเพียงแค่ต้องการทราบค่ามาตรฐาน
วิธีหาน้ำหนักอะตอม
วิธีการที่สามารถใช้ในการหามวลอะตอมขึ้นอยู่กับว่าคุณกำลังพิจารณาไอโซโทปที่กำหนด ตัวอย่างจากธรรมชาติ หรือตัวอย่างที่มีองค์ประกอบของไอโซโทปที่กำหนด
ดูน้ำหนักอะตอมในตารางธาตุ
น้ำหนักอะตอมเป็นตัวเลขที่พบได้บ่อยใต้สัญลักษณ์ของธาตุ และเป็นค่าเฉลี่ยถ่วงน้ำหนักของมวลอะตอมของไอโซโทปที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติทั้งหมดของธาตุนั้น
ตัวอย่างเช่น หากเราต้องการทราบน้ำหนักเชิงอะตอมของคาร์บอน ก่อนอื่นเราจะระบุสัญลักษณ์ของคาร์บอน ซึ่งก็คือ C แล้วจึงดูบนตารางธาตุ น้ำหนักอะตอมคือเลขทศนิยมที่เราพบใต้สัญลักษณ์ และในกรณีนี้คือประมาณ 12.01 ควรสังเกตว่า เนื่องจากเป็นค่าเฉลี่ยของมวลอะตอมของไอโซโทปต่างๆ ของคาร์บอน ตัวเลขสำคัญที่รายงานจึงอาจแตกต่างกันไป
ค่าน้ำหนักอะตอมที่รายงานในตารางธาตุอยู่ในหน่วยมวลอะตอมหรือ amu แต่สำหรับการคำนวณหรือการใช้งานอื่นๆ โดยทั่วไปจะใช้น้ำหนักอะตอมในหน่วยกรัมต่อโมล (g/mol) ในกรณีนี้ น้ำหนักอะตอมของคาร์บอนจะเท่ากับ 12.01 กรัมต่อโมล (g/mol)
เพิ่มโปรตอนและนิวตรอนของไอโซโทป
ในการคำนวณน้ำหนักอะตอมของอะตอมเดี่ยวหรือไอโซโทปของธาตุ จะต้องเพิ่มมวลของโปรตอนและนิวตรอนที่ประกอบกันเป็นนิวเคลียส แม้ว่าในกรณีนี้คำที่เหมาะสมคือมวลอะตอม ไม่ใช่น้ำหนักอะตอม
ตัวอย่างเช่น มาดูกันว่าคุณสามารถหาน้ำหนักอะตอมของไอโซโทปของคาร์บอนที่มี 7 นิวตรอนได้อย่างไร ในตารางธาตุจะเห็นได้ว่าเลขอะตอมของคาร์บอนคือ 6 ซึ่งตรงกับจำนวนโปรตอนในนิวเคลียส จากนั้นน้ำหนักอะตอมของไอโซโทปคาร์บอนนี้จะเป็นผลรวมของมวลของโปรตอนและนิวตรอน 6 + 7 หรือ 13
คำนวณค่าเฉลี่ยถ่วงน้ำหนักของมวลอะตอมของไอโซโทปของธาตุ
น้ำหนักอะตอมของธาตุคือค่าเฉลี่ยถ่วงน้ำหนักของมวลอะตอมของไอโซโทปทั้งหมดของธาตุ ปัจจัยน้ำหนักเฉลี่ยคือความอุดมสมบูรณ์ตามธรรมชาติของแต่ละไอโซโทป จากนั้นจึงง่ายต่อการคำนวณน้ำหนักอะตอมของธาตุ
โดยปกติแล้ว ในกรณีเหล่านี้ รายชื่อไอโซโทปของธาตุจะแสดงด้วยมวลอะตอมและปริมาณไอโซโทปที่แสดงเป็นเศษส่วนหรือเปอร์เซ็นต์ ขั้นตอนในการคำนวณน้ำหนักอะตอมประกอบด้วยการคูณมวลของแต่ละไอโซโทปด้วยความอุดมสมบูรณ์และเพิ่มผลลัพธ์ของการดำเนินการนี้สำหรับไอโซโทปทั้งหมดที่ได้รับการพิจารณา หากปริมาณไอโซโทปแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ คุณต้องหารผลลัพธ์สุดท้ายด้วย 100 หรือแปลงค่าเปอร์เซ็นต์เป็นเศษส่วนสำหรับแต่ละไอโซโทป
ตัวอย่างเช่นหากคุณมีตัวอย่างอะตอมของคาร์บอนที่ประกอบด้วย 98% 12 C และ 2% 13 C; น้ำหนักอะตอมของตัวอย่างนี้คืออะไร?
ก่อนอื่นคุณต้องแปลงปริมาณไอโซโทปจากเปอร์เซ็นต์เป็นเศษส่วนโดยหารแต่ละค่าด้วย 100 จากนั้นปริมาณไอโซโทปที่12 C จะเป็น 0.98 และของ13 C จะเป็น 0.02 (เพื่อตรวจสอบการคำนวณ คุณสามารถเพิ่มค่าที่แปลงแล้วของไอโซโทป ความอุดมสมบูรณ์ของแต่ละไอโซโทป และผลลัพธ์ควรเป็น 1 ในกรณีนี้ 0.98 + 0.02 = 1.00)
มวลอะตอมของแต่ละไอโซโทปจะถูกคูณด้วยปริมาณไอโซโทปของแต่ละไอโซโทปในตัวอย่าง:
0.98 x 12 = 11.76
0.02 x 13 = 0.26
และค่าสุดท้ายของน้ำหนักอะตอมของคาร์บอนในตัวอย่างนี้ได้มาจากการบวกสองค่าที่ได้รับ:
11.76 + 0.26 = 12.02 ก./โมล
จะเห็นได้ว่าน้ำหนักอะตอมที่ได้นั้นสูงกว่าค่าที่พบในตารางธาตุของธาตุคาร์บอนเล็กน้อย อะไรคือสาเหตุของความแตกต่างนี้? องค์ประกอบไอโซโทปของตัวอย่างที่ได้รับการพิจารณานั้นแตกต่างจากองค์ประกอบไอโซโทปตามธรรมชาติของคาร์บอนโดยมีส่วนร่วมมากกว่า13 C เนื่องจากน้ำหนักอะตอมที่ได้รับนั้นมากกว่าที่ได้จากตารางธาตุ แม้จะพิจารณาว่าองค์ประกอบตามธรรมชาติ คาร์บอนรวมถึงไอโซโทปที่หนักกว่าที่ไม่เสถียร เช่น14ค. ต้องคำนึงว่าน้ำหนักอะตอมที่รายงานโดยตารางธาตุนั้นสอดคล้องกับเปลือกโลกและชั้นบรรยากาศ แต่องค์ประกอบของไอโซโทปอาจแตกต่างกันในชั้นเนื้อโลกหรือในแกนโลก หรือในดาวเคราะห์ดวงอื่นและดาวเทียม เช่น ดาวอังคารและดวงจันทร์.
จะเห็นได้ว่าค่าน้ำหนักอะตอมของแต่ละธาตุที่รายงานโดยตารางธาตุนั้นแตกต่างกันเล็กน้อยเนื่องจากค่าเศษส่วนไอโซโทปได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง ตารางธาตุสมัยใหม่บางตารางรวมถึงช่วงของการแปรผันของค่าน้ำหนักอะตอม
น้ำพุ
ME Wieser Atomic Weight ของธาตุต่างๆ แอปบริสุทธิ์ เคมี ว.78 น. 2051, 2006 .