Cum se calculează masa atomică

masa atomică

conținut

Pași
Metoda 1găsiți etichetele de masă atomică în tabelul periodic
Metoda 2calculați masa atomică a unui atom individual
Metoda 3calculați masa atomică relativă (greutatea atomică) a unui element
Sfaturi
Lucruri de care ai nevoie

este suma tuturor protonilor, a neutronilor și a electronilor care alcătuiesc un atom sau o moleculă. Masa unui electron este atât de mică încât este considerată neglijabilă și nu este inclusă în calcul. Acest termen este adesea folosit pentru a se referi la masa atomică medie a tuturor izotopilor unui element, deși acest lucru este tehnic incorect. Această ultimă definiție este de fapt masa atomică relativă a unui element, cunoscut și sub denumirea de "greutate atomică" a unui element. greutate atomică să țină cont de masele atomice ale izotopilor de origine naturală ale aceluiași element. Pentru chimic este important să se facă distincția între aceste două tipuri de mase atomice atunci când se efectuează activitatea lor: o valoare incorectă în masa atomică, de exemplu, ar putea duce la calcularea incorectă a rezultatelor unui experiment.

pași

Metoda 1
Găsiți etichetele de masă atomică în tabelul periodic

Învață să reprezinți masa atomică. Masa atomică, adică masa unui atom sau moleculă dată, poate fi exprimată în unități de masă ale sistemului internațional (SI): grame, kilograme etc. Totuși, deoarece masele atomice exprimate în acești termeni sunt incredibil de mici, ele sunt adesea exprimate prin unități atomice de masă unificate (de obicei abreviate ca "sau" sau "amu"). Standardul unei mase atomice este egal cu 1/12 din masa standard a unui izotop de 12 atomi de carbon.

Unitățile de masă atomică indică masa în grame a unui mol dintr-un anumit element sau moleculă. Este o proprietate foarte utilă atunci când vine vorba de a face calcule practice, deoarece permite conversii ușoare între masa și moli de o anumită cantitate de atomi sau molecule de același tip.

Amintiți-vă că valorile tabelului periodic sunt media masei atomice a unui element. Așa cum am explicat mai sus, masele atomice relative prezentate pentru fiecare element al tabelului periodic reprezintă o medie a valorilor tuturor izotopilor unui atom. Această valoare medie este valoroasă pentru multe calcule practice, de exemplu, pentru a calcula valoarea molară a unei molecule compuse din mai mulți atomi. Cu toate acestea, atunci când lucrați cu atomi individuali, acest număr poate să nu aibă precizia necesară.

Deoarece este doar o medie a diferitelor tipuri de izotopi, valoarea tabelului periodic nu este valoarea exactă a masei atomice a unui anumit atom.

Pentru a calcula masa atomică a atomilor individuali, este necesar să se ia în considerare numărul exact de protoni și neutroni ai acelui atom.

Metoda 2
Calculați masa atomică a unui atom individual

Calculate_Atomic_Mass_Step_1_Version_2-es.jpg" class ="imagine lightbox">

Imaginea intitulată Calculate_Atomic_Mass_Step_1

Aflați numărul atomic al acelui element sau al izotopului. Numărul atomic este numărul de protoni dintr-un element și nu variază niciodată. De exemplu, toți atomii de hidrogen (și numai cele ale hidrogenului) au un proton. Sodiul are un număr atomic de 11 deoarece nucleul său are 11 protoni, în timp ce oxigenul are un număr atomic de 8 deoarece nucleul său are 8 protoni. Puteți găsi numărul atomic al oricărui element în tabelul periodic (în aproape toate tabelele periodice): este numărul care se află deasupra literei sau literelor simbolului chimic al elementului. Acest număr este întotdeauna un număr pozitiv și întreg.
Să presupunem că veți lucra cu un atom de carbon. Carbonul are întotdeauna 6 protoni, deci știți că numărul său atomic este 6. Puteți verifica faptul că, în tabelul periodic al elementelor, imaginea de carbon ("C") are a "6" în partea superioară, ceea ce înseamnă că numărul atomic al carbonului este de 6.
Rețineți că numărul atomic nu are o relație directă cu masa atomică respectivă așa cum apare în tabelul periodic. Cu toate acestea, adesea se întâmplă ca masa atomică a unui atom să fie de aproximativ două ori mai mare decât numărul atomic, în special între elementele din partea superioară a tabelului periodic. Oricum, masa atomică nu este niciodată calculată prin dublarea numărului atomic al elementului.

Calculate_Atomic_Mass_Step_2_Version_2-es.jpg" class ="imagine lightbox">

Imaginea intitulată Calculate_Atomic_Mass_Step_2

Aflați numărul de neutroni din nucleu. Numărul de neutroni poate varia între atomii aceluiași element. Deși doi atomi care au același număr de protoni și un număr diferit de neutroni sunt atomi ai aceluiași element, atunci aceștia sunt diferiți izotopi ai acelui element. Spre deosebire de numărul de protoni dintr-un element (care nu variază niciodată), cantitatea de neutroni dintr-un atom poate adesea variază suficient pentru a face masa atomică a acelui element să fie exprimată ca o valoare zecimală între două numere întregi.

Cantitatea de neutroni poate fi determinată prin desemnarea izotopului acelui element. De exemplu, carbon-14 este un izotop radioactiv de origine naturală a carbonului-12. Izotopii sunt adesea identificate folosind numărul superscript simbolului elementului C. Numărul de neutroni se calculează prin scăderea numărului de numărul de izotopi de protoni: 14-6 = 8 neutroni.

Să presupunem că atomul de carbon cu care lucrați are 6 neutroni (C). Acesta este de departe cel mai comun izotop al carbonului: reprezintă aproape 99% din totalul atomilor de carbon. Cu toate acestea, aproximativ 1% din atomii de carbon au 7 neutroni. Există și alte tipuri de atomi de carbon cu mai mult sau mai puțin de 6 sau 7 neutroni, dar sunt foarte puțini.

Calculate_Atomic_Mass_Step_4_Version_2-es.jpg" class ="imagine lightbox">

Imaginea intitulată Calculate_Atomic_Mass_Step_4

Adăugați numărul total de protoni și neutroni. Aceasta calculează masa atomică a unui atom. Nu vă faceți griji cu privire la numărul de electroni care circulă în jurul nucleului. Masa sa este atât de mică, încât este foarte mică, încât în cele mai multe cazuri practice nu afectează în mod semnificativ răspunsul.

Atomul de carbon din acest exemplu are 6 protoni + 6 neutroni = 12. Masa atomică a acestui atom de carbon specific este 12. Pe de altă parte, dacă ar fi un izotop de carbon-13, ai ști că are 6 protoni + 7 neutroni = o greutate atomică de 13.

Greutatea atomică reală a carbonului-13 este 13.003355 și este mai precisă, deoarece a fost determinată experimental.

Masa atomică este un număr foarte apropiat de numărul de izotopi al unui element. Pentru a face un calcul de bază, numărul izotopului este egal cu masa atomică. Atunci când acest lucru este determinat experimental, masa atomică este puțin mai mare decât numărul izotopului datorită contribuției mici a masei de la electroni.

Metoda 3
Calculați masa atomică relativă (greutatea atomică) a unui element

Calculate_Atomic_Mass_Step_4_Version_3-es.jpg" class ="imagine lightbox">

Determinați ce izotopi sunt în eșantion. Chimistii determina deseori rapoartele relativ de izotopi ale unei probe prelevate folosind un instrument special numit "spectrometru de masă". Cu toate acestea, dacă sunteți doar un student de chimie, aceste informații vă vor fi furnizate în cadrul examenelor școlare ca valori determinate, obținute din bibliografia științifică.

În sensul prezentului articol, să presupunem că veți lucra cu izotopii carbon-12 și carbon-13.

Calculate_Atomic_Mass_Step_5_Version_3-es.jpg" class ="imagine lightbox">

Imaginea intitulată Calculate_Atomic_Mass_Step_5

Se determină abundența relativă a fiecărui izotop din eșantion. Într-un element dat, izotopii diferiți pot să apară în proporții diferite. Aceste proporții sunt aproape întotdeauna exprimate în procente. Unele izotopi sunt foarte frecvente, în timp ce altele sunt foarte rare (uneori proporția este atât de nesemnificativă, încât cu greu poate fi detectată). Această informație poate fi determinată printr-un spectrometru de masă sau dintr-o carte de referință.

Imaginați-vă că abundența carbonului-12 este de 99%, iar abundența carbonului-13 este de 1%. Există și alți izotopi de carbon, dar Acestea există în cantități atât de mici încât, pentru acest exemplu, nu vor fi luate în considerare.

Calculate_Atomic_Mass_Step_6_Version_3-es.jpg" class ="imagine lightbox">

Imaginea intitulată Calculate_Atomic_Mass_Step_6

Se multiplică masa atomică a fiecărui izotop cu proporția sa din probă. Se multiplică masa atomică a fiecărui izotop cu procentul de abundență (exprimat ca număr zecimal). Pentru a converti un procentaj la un număr zecimal, împărțiți-l cu 100. Suma procentelor convertite trebuie să fie întotdeauna egală cu 1.

În acest exemplu, aveți carbon-12 și carbon-13. Dacă carbonul-12 reprezintă 99% din probă și carbonul-13 reprezintă 1% din probă, înmulțiți 12 (masa atomică de carbon-12) cu 0,99 și 13 (masa atomică de carbon-13) ) cu 0,01.

Cărțile de referință prezintă proporții în procente pe baza cantităților cunoscute de izotopi ale unui element. Cele mai multe manuale de chimie includ aceste informații într-un tabel de la sfârșitul cărții. De asemenea, puteți utiliza un spectrometru de masă pentru a obține proporțiile eșantionului pe care îl veți analiza.

Calculate_Atomic_Mass_Step_7_Version_3-es.jpg" class ="imagine lightbox">

Imaginea intitulată Calculate_Atomic_Mass_Step_7

Adăugați rezultatele. Adăugați rezultatele multiplicărilor obținute în pasul anterior. Rezultatul sumei este masa atomică relativă a elementului dvs. Valoarea medie a masei atomice a izotopilor elementului dvs. Când vorbim despre un element în general și nu despre izotopii specifici ai acelui element, această valoare este utilizată.

În exemplul precedent, 12 x 0,99 = 11,88 pentru carbon-12, în timp ce 13 x 0,01 pentru carbon-13. Masa atomică relativă a exemplului este 11,88 + 0,13 = 12.01.

sfaturi

Unele izotopi sunt mai puțin stabile decât altele și se descompun în elemente cu mai puțini protoni și neutroni în nucleele lor, deoarece aceștia eliberează părți din ele. Acești izotopi sunt cunoscuți sub numele de "radioactiv".