Как да се изчисли атомната маса

Съдържание

Стъпки
Метод 1 от 3: Намиране на атомна маса с помощта на периодичната таблица на елементите
Метод 2 от 3: Изчисляване на атомната маса на единичен атом
Метод 3 от 3: Изчисляване на относителната атомна маса (атомно тегло) на елемент
Съвети
Какво ти е необходимо

Атомна маса е сумата от масите на всички протони, неутрони и електрони, които съставляват този или онзи атом или молекула. В сравнение с протоните и неутроните, масата на електроните е много малка, така че не се взема предвид при изчисленията. Въпреки че това е неправилно от формална гледна точка, този термин често се използва за обозначаване на средната атомна маса на всички изотопи на елемент. Всъщност това е относителната атомна маса, наричана още атомно тегло елемент. Атомното тегло е средната стойност на атомните маси на всички естествено срещащи се изотопи на даден елемент. Химиците трябва да правят разлика между тези два типа атомна маса, когато вършат работата си - неправилна стойност на атомната маса може например да доведе до неправилен резултат за добива на продукт от реакцията.

Стъпки

Метод 1 от 3: Намиране на атомна маса с помощта на периодичната таблица на елементите

1 Научете как се записва атомната маса. Атомната маса, тоест масата на даден атом или молекула, може да бъде изразена в стандартни единици SI - грамове, килограми и т.н. Поради факта, че атомните маси, изразени в тези единици, са изключително малки, те често се записват в унифицирани единици на атомна маса или съкратено amu. - единици за атомна маса. Една единица за атомна маса е равна на 1/12 от масата на стандартния изотоп въглерод-12.
- Единицата за атомна маса характеризира масата един мол от даден елемент в грамове... Тази стойност е много полезна при практическите изчисления, тъй като може да се използва за лесно преобразуване на масата на даден брой атоми или молекули на дадено вещество в молове и обратно.
2 Намерете атомната маса в периодичната таблица. Повечето стандартни периодични таблици съдържат атомните маси (атомни тегла) на всеки елемент. Като правило те се показват като число в долната част на клетката с елемента, под буквите, обозначаващи химическия елемент. Обикновено това не е цяло число, а десетична дроб.
- Имайте предвид, че всички относителни атомни маси, дадени в периодичната таблица за всеки елемент, са средно аритметично стойности. Химичните елементи имат различни изотопи - химични видове, които имат различни маси поради допълнителни или липсващи неутрони в атомното ядро. Следователно относителните атомни маси, изброени в периодичната таблица, могат да се използват като средно за атомите на определен елемент, но не като масата на един атом на даден елемент.
- Относителните атомни маси, дадени в периодичната таблица, се използват за изчисляване на моларните маси на атомите и молекулите. Атомни маси, изразени в аму (както в периодичната таблица) са по същество безразмерни. Въпреки това, просто като умножим атомната маса с 1 g / mol, получаваме полезна характеристика на даден елемент - масата (в грамове) на един мол атоми от този елемент.
3 Не забравяйте, че периодичната таблица изброява средните атомни маси на елементите. Както бе отбелязано по -рано, относителните атомни маси, посочени за всеки елемент в периодичната таблица, са средните за масите на всички изотопи в един атом. Тази средна стойност е ценна за много практически цели: например, тя се използва за изчисляване на моларната маса на молекулите, съставени от няколко атома. Когато обаче имате работа с отделни атоми, тази стойност обикновено не е достатъчна.
- Тъй като средната атомна маса е средната стойност за няколко изотопа, стойността, посочена в периодичната таблица, не е такава точен стойността на атомната маса на всеки отделен атом.
- Атомните маси на отделните атоми трябва да бъдат изчислени, като се вземе предвид точния брой протони и неутрони в един атом.

Метод 2 от 3: Изчисляване на атомната маса на единичен атом

1 Намерете атомния номер на даден елемент или неговия изотоп. Атомният номер е броят на протоните в атомите на елемент, той никога не се променя. Например, всички водородни атоми и само те имат един протон. Атомният номер на натрий е 11, тъй като ядрото му има единадесет протона, докато атомният номер на кислорода е осем, тъй като ядрото му има осем протона. Можете да намерите атомния номер на всеки елемент в периодичната таблица на Менделеев - в почти всички негови стандартни версии този номер е посочен над буквеното обозначение на химичния елемент. Атомният номер винаги е положително цяло число.
- Да предположим, че се интересуваме от въглероден атом. Във въглеродните атоми винаги има шест протона, така че знаем, че атомният му номер е 6. Освен това виждаме, че в периодичната таблица, в горната част на клетката с въглерод (С) е числото "6", което показва че атомният въглероден номер е шест.
- Имайте предвид, че атомният номер на елемент не е уникално свързан с неговата относителна атомна маса в периодичната таблица. Въпреки че, особено за елементите в горната част на таблицата, може да изглежда, че атомната маса на елемент е два пъти атомния му номер, никога не се изчислява чрез умножаване на атомния номер по две.
2 Намерете броя на неутроните в ядрото. Броят на неутроните може да бъде различен за различните атоми на един и същ елемент. Когато два атома от един и същ елемент с еднакъв брой протони имат различен брой неутрони, те са различни изотопи на този елемент.За разлика от броя на протоните, който никога не се променя, броят на неутроните в атомите на определен елемент често може да се променя, така че средната атомна маса на елемент се записва като десетична дроб със стойност, лежаща между две съседни цели числа.
- Броят на неутроните може да се определи чрез обозначаване на изотопа на елемента. Например въглерод-14 е естествено срещащ се радиоактивен изотоп на въглерод-12. Често изотопният номер е посочен като индекс над символа на елемента: C. Броят на неутроните се установява чрез изваждане на броя на протоните от изотопното число: 14 - 6 = 8 неутрона.
- Да кажем, че въглеродният атом, който представлява, има шест неутрона (С). Това е най -разпространеният изотоп на въглерода, който представлява около 99% от всички атоми на този елемент. Въпреки това, около 1% от въглеродните атоми имат 7 неутрона (С). Други видове въглеродни атоми имат повече от 7 или по -малко от 6 неутрона и съществуват в много малки количества.
3 Добавете броя на протоните и неутроните. Това ще бъде атомната маса на дадения атом. Игнорирайте броя на електроните, които обграждат ядрото - общата им маса е изключително малка, така че те практически не влияят на вашите изчисления.
- Нашият въглероден атом има 6 протона + 6 неутрона = 12. Така, атомната маса на този въглероден атом е 12. Ако това беше изотопът "въглерод-13", тогава щяхме да знаем, че той има 6 протона + 7 неутрона = атомно тегло 13.
- Всъщност атомната маса на въглерод-13 е 13,003355 и тази стойност е по-точна, тъй като е определена експериментално.
- Атомната маса е много близка до изотопното число. За удобство на изчисленията често се приема, че изотопното число е равно на атомната маса. Експериментално определените стойности на атомната маса леко надвишават изотопното число поради много малкия принос на електроните.

Метод 3 от 3: Изчисляване на относителната атомна маса (атомно тегло) на елемент

1 Определете кои изотопи са в пробата. Химиците често определят съотношението на изотопи в определена проба с помощта на специален инструмент, наречен масспектрометър. Въпреки това, по време на обучение, тези данни ще ви бъдат предоставени в условията на задачи, контрол и т.н. под формата на стойности, взети от научната литература.
- В нашия случай, нека кажем, че имаме работа с два изотопа: въглерод-12 и въглерод-13.
2 Определете относителното съдържание на всеки изотоп в пробата. За всеки елемент се срещат различни изотопи в различни пропорции. Тези съотношения почти винаги се изразяват като проценти. Някои изотопи са много чести, докато други са много редки - понякога толкова трудни за откриване. Тези количества могат да бъдат определени с помощта на масспектрометрия или могат да бъдат намерени в наръчник.
- Да кажем, че концентрацията на въглерод-12 е 99%, а въглерод-13 е 1%. Други изотопи на въглерода наистина ли съществуват, но в толкова малки количества, че в този случай могат да бъдат пренебрегнати.
3 Умножете атомната маса на всеки изотоп по неговата концентрация в пробата. Умножете атомната маса на всеки изотоп по неговия процент (изразен като десетична дроб). За да преобразувате процентите в десетични знаци, просто разделете на 100. Получените концентрации винаги трябва да се добавят до 1.
- Нашата проба съдържа въглерод-12 и въглерод-13. Ако въглерод-12 е 99% от пробата, а въглерод-13 е 1%, тогава е необходимо да се умножи 12 (атомна маса на въглерод-12) с 0,99 и 13 (атомна маса на въглерод-13) с 0,01.
- Справочниците дават проценти въз основа на известните количества на всички изотопи на елемент. Повечето учебници по химия съдържат тази информация под формата на таблица в края на книгата. За изследваната проба относителните концентрации на изотопи могат да се определят и с помощта на масспектрометър.
4 Добавете резултатите. Обобщете резултатите от умножението, които сте получили в предишната стъпка.В резултат на тази операция ще намерите относителната атомна маса на вашия елемент - средната стойност на атомните маси на изотопите на въпросния елемент. Когато разглеждаме елемент като цяло, а не като специфичен изотоп на даден елемент, се използва именно тази стойност.
- В нашия пример 12 x 0,99 = 11,88 за въглерод-12 и 13 x 0,01 = 0,13 за въглерод-13. Относителната атомна маса в нашия случай е 11.88 + 0.13 = 12,01.

Съвети

Някои изотопи са по -малко стабилни от други: те се разпадат на атоми от елементи с по -малко протони и неутрони в ядрото, освобождавайки частици, които съставляват атомното ядро. Такива изотопи се наричат радиоактивни.