Atom kütlesi nasıl hesaplanır

İçerik

adımlar
Yöntem 1/3: Elementlerin Periyodik Tablosunu Kullanarak Atom Kütlesini Bulma
Yöntem 2/3: Tek Bir Atomun Atomik Kütlesini Hesaplama
Yöntem 3/3: Bir elementin bağıl atom kütlesini (atomik ağırlığı) hesaplama
İpuçları
Neye ihtiyacın var

atom kütlesi şu veya bu atomu veya molekülü oluşturan tüm proton, nötron ve elektronların kütlelerinin toplamıdır. Proton ve nötronlarla karşılaştırıldığında elektronların kütlesi çok küçüktür, bu nedenle hesaplamalarda dikkate alınmaz. Bu resmi bir bakış açısından yanlış olsa da, bu terim genellikle bir elementin tüm izotoplarının ortalama atom kütlesini belirtmek için kullanılır. Aslında, bu göreceli atom kütlesi olarak da adlandırılır. atom ağırlığı öğe. Atom ağırlığı, bir elementin doğal olarak oluşan tüm izotoplarının atom kütlelerinin ortalamasıdır. Kimyagerler işlerini yaparken bu iki tür atom kütlesini birbirinden ayırmalıdırlar - örneğin yanlış bir atom kütlesi değeri, bir reaksiyon ürününün verimi için yanlış bir sonuca yol açabilir.

adımlar

Yöntem 1/3: Elementlerin Periyodik Tablosunu Kullanarak Atom Kütlesini Bulma

1 Atom kütlesinin nasıl yazıldığını öğrenin. Atom kütlesi, yani belirli bir atom veya molekülün kütlesi, standart SI birimleriyle ifade edilebilir - gram, kilogram vb. Bununla birlikte, bu birimlerde ifade edilen atom kütlelerinin son derece küçük olması nedeniyle, genellikle birleşik atomik kütle birimleri veya kısaltılmış amu olarak kaydedilirler. - atomik kütle birimleri. Bir atomik kütle birimi, standart karbon-12 izotopunun kütlesinin 1/12'sine eşittir.
- Atomik kütle birimi kütleyi karakterize eder gram cinsinden belirli bir elementin bir mol... Bu değer, belirli bir maddenin belirli sayıda atom veya molekülünün kütlesini kolayca mollere dönüştürmek için kullanılabildiğinden, pratik hesaplamalarda çok yararlıdır ve bunun tersi de geçerlidir.
2 Periyodik tablodaki atom kütlesini bulun. Çoğu standart periyodik tablo, her bir elementin atom kütlelerini (atomik ağırlıkları) içerir. Kural olarak, kimyasal elementi gösteren harflerin altında, elementin bulunduğu hücrenin altında bir sayı olarak gösterilirler. Bu genellikle bir tamsayı değil, ondalık bir kesirdir.
- Her bir element için periyodik tabloda verilen tüm göreli atom kütlelerinin ortalama değerler. Kimyasal elementler farklı izotoplar - atom çekirdeğindeki ek veya eksik nötronlar nedeniyle farklı kütlelere sahip kimyasal türler. Bu nedenle, periyodik tabloda listelenen bağıl atom kütleleri, belirli bir elementin atomları için bir ortalama olarak kullanılabilir, ancak olumsuzluk belirli bir elementin bir atomunun kütlesi olarak.
- Periyodik tabloda verilen bağıl atom kütleleri, atomların ve moleküllerin mol kütlelerini hesaplamak için kullanılır. Amu olarak ifade edilen atom kütleleri (periyodik tabloda olduğu gibi) esasen boyutsuzdur. Bununla birlikte, basitçe atom kütlesini 1 g / mol ile çarparak, bir elementin faydalı bir özelliğini elde ederiz - bu elementin bir mol atomunun kütlesi (gram cinsinden).
3 Periyodik tablonun elementlerin ortalama atom kütlelerini listelediğini unutmayın. Daha önce belirtildiği gibi, periyodik tablodaki her element için belirtilen bağıl atom kütleleri, bir atomdaki tüm izotopların kütlelerinin ortalamasıdır. Bu ortalama, birçok pratik amaç için değerlidir: örneğin, birkaç atomdan oluşan moleküllerin molar kütlesini hesaplamak için kullanılır. Ancak tek tek atomlarla uğraşırken bu değer genellikle yeterli olmaz.
- Ortalama atom kütlesi, birkaç izotopun ortalama değeri olduğundan, periyodik tabloda belirtilen değer, kesin herhangi bir tek atomun atom kütlesinin değeri.
- Tek tek atomların atom kütleleri, tek bir atomdaki tam proton ve nötron sayısı dikkate alınarak hesaplanmalıdır.

Yöntem 2/3: Tek Bir Atomun Atomik Kütlesini Hesaplama

1 Belirli bir elementin veya izotopunun atom numarasını bulun. Atom numarası, bir elementin atomlarındaki proton sayısıdır, asla değişmez. Örneğin, tüm hidrojen atomları ve sadece bir protonları var. Sodyumun atom numarası 11'dir, çünkü çekirdeğinde on bir proton vardır, oksijenin atom numarası ise sekizdir, çünkü çekirdeğinde sekiz proton vardır. Herhangi bir elementin atom numarasını Mendeleev'in periyodik tablosunda bulabilirsiniz - neredeyse tüm standart versiyonlarında, bu numara kimyasal elementin harf tanımının üzerinde belirtilmiştir. Atom numarası her zaman pozitif bir tam sayıdır.
- Bir karbon atomuyla ilgilendiğimizi varsayalım. Karbon atomlarında her zaman altı proton vardır, bu yüzden atom numarasının 6 olduğunu biliyoruz. Ayrıca periyodik tabloda, karbon (C) bulunan hücrenin üst kısmında "6" sayısının olduğunu görüyoruz. atom karbon numarası altıdır.
- Bir elementin atom numarasının, periyodik tablodaki göreceli atom kütlesi ile benzersiz bir şekilde ilişkili olmadığına dikkat edin. Özellikle tablonun üst kısmındaki elementler için, bir elementin atom kütlesi atom numarasının iki katı gibi görünse de, hiçbir zaman atom numarasını iki ile çarparak hesaplanmaz.
2 Çekirdekteki nötron sayısını bulun. Aynı elementin farklı atomları için nötron sayısı farklı olabilir. Aynı elementin aynı sayıda protona sahip iki atomu farklı sayıda nötrona sahip olduğunda, bunlar o elementin farklı izotoplarıdır.Asla değişmeyen proton sayısının aksine, belirli bir elementin atomlarındaki nötronların sayısı sıklıkla değişebilir, bu nedenle bir elementin ortalama atom kütlesi, iki bitişik tam sayı arasında yer alan bir değerle ondalık kesir olarak yazılır.
- Nötron sayısı, elementin izotopunun belirlenmesiyle belirlenebilir. Örneğin, karbon-14, karbon-12'nin doğal olarak oluşan bir radyoaktif izotopudur. Genellikle izotop numarası, element sembolünün önünde bir üst simge olarak belirtilir: C. Nötron sayısı, izotop sayısından proton sayısı çıkarılarak bulunur: 14 - 6 = 8 nötron.
- Diyelim ki ilgilenilen karbon atomunun altı nötronu (C) var. Bu elementin tüm atomlarının yaklaşık% 99'unu oluşturan en bol karbon izotopudur. Bununla birlikte, karbon atomlarının yaklaşık %1'i 7 nötrona (C) sahiptir. Diğer karbon atomu türleri 7'den fazla veya 6'dan az nötrona sahiptir ve çok küçük miktarlarda bulunur.
3 Proton ve nötron sayısını toplayın. Bu, verilen atomun atom kütlesi olacaktır. Çekirdeği çevreleyen elektronların sayısını göz ardı edin - toplam kütleleri son derece küçüktür, bu nedenle pratik olarak hesaplamalarınızı etkilemezler.
- Karbon atomumuz 6 proton + 6 nötron = 12'ye sahiptir. Böylece, bu karbon atomunun atom kütlesi 12'dir. Bu, "karbon-13" izotopu olsaydı, o zaman 6 proton + 7 nötron = atom ağırlığı olduğunu bilirdik. 13.
- Aslında karbon-13'ün atom kütlesi 13.03355'tir ve deneysel olarak belirlendiği için bu değer daha doğrudur.
- Atom kütlesi izotop numarasına çok yakındır. Hesaplamaların kolaylığı için, izotop sayısının genellikle atom kütlesine eşit olduğu varsayılır. Atom kütlesinin deneysel olarak belirlenen değerleri, elektronların çok küçük katkısı nedeniyle izotop sayısını biraz aşmaktadır.

Yöntem 3/3: Bir elementin bağıl atom kütlesini (atomik ağırlığı) hesaplama

1 Numunede hangi izotopların olduğunu belirleyin. Kimyagerler genellikle kütle spektrometresi adı verilen özel bir alet kullanarak belirli bir numunedeki izotopların oranını belirler. Ancak eğitim sırasında bu veriler size bilimsel literatürden alınan değerler şeklinde görev, kontrol vb. koşullarda verilecektir.
- Bizim durumumuzda, iki izotopla uğraştığımızı varsayalım: karbon-12 ve karbon-13.
2 Örnekteki her izotopun göreli içeriğini belirleyin. Her element için farklı oranlarda farklı izotoplar oluşur. Bu oranlar hemen hemen her zaman yüzde olarak ifade edilir. Bazı izotoplar çok yaygındır, diğerleri ise çok nadirdir - bazen tespit edilmesi çok zordur. Bu miktarlar kütle spektrometrisi kullanılarak belirlenebilir veya bir el kitabında bulunabilir.
- Diyelim ki karbon-12 konsantrasyonu %99 ve karbon-13 %1. Karbonun diğer izotopları Gerçekten var, ancak bu durumda ihmal edilebilecek kadar küçük miktarlarda.
3 Her izotopun atom kütlesini numunedeki konsantrasyonuyla çarpın. Her izotopun atom kütlesini yüzdesiyle (ondalık kesir olarak ifade edilir) çarpın. Yüzdeleri ondalık sayılara dönüştürmek için 100'e bölmeniz yeterlidir. Ortaya çıkan konsantrasyonların toplamı her zaman 1 olmalıdır.
- Örneğimiz karbon-12 ve karbon-13 içerir. Karbon-12 numunenin %99'u ve karbon-13 %1 ise, o zaman 12'yi (karbon-12'nin atom kütlesi) 0,99 ve 13'ü (karbon-13) atom kütlesini 0,01 ile çarpmak gerekir.
- Referans kitaplar, bir elementin tüm izotoplarının bilinen miktarlarına dayalı yüzdeler verir. Çoğu kimya ders kitabı bu bilgiyi kitabın sonunda tablo halinde içerir. İncelenen numune için, izotopların bağıl konsantrasyonları bir kütle spektrometresi kullanılarak da belirlenebilir.
4 Sonuçları ekleyin. Bir önceki adımda elde ettiğiniz çarpma sonuçlarını toplayın.Bu işlemin bir sonucu olarak, elementinizin nispi atom kütlesini bulacaksınız - söz konusu elementin izotoplarının atom kütlelerinin ortalama değeri. Belirli bir elementin belirli bir izotopu yerine bir elementi bir bütün olarak ele alırken, kullanılan bu değerdir.
- Örneğimizde, karbon-12 için 12 x 0.99 = 11.88 ve karbon-13 için 13 x 0.01 = 0.13. Bizim durumumuzdaki bağıl atom kütlesi 11.88 + 0.13 = 12,01.

İpuçları

Bazı izotoplar diğerlerinden daha az kararlıdır: çekirdekte daha az proton ve nötron bulunan elementlerin atomlarına bozunarak atom çekirdeğini oluşturan parçacıkları serbest bırakırlar. Bu tür izotoplara radyoaktif denir.