Как найти среднюю атомную массу: 8 шагов (с иллюстрациями)

2024 Автор: Jason Gerald | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-19 22:14

Средняя атомная масса не является прямым измерением отдельного атома. Эта масса представляет собой среднюю массу на атом общего образца определенного элемента. Если бы вы могли вычислить массу одной миллиардной доли атома, вы могли бы вычислить это значение так же, как и любое другое среднее значение. К счастью, есть более простой способ вычислить атомную массу, основанный на известных данных о редкости различных изотопов.

Шаг

Часть 1 из 2: Расчет средней атомной массы

Шаг 1. Понять изотопы и атомные массы

Большинство элементов встречаются в природе в различных формах, называемых изотопами. Массовое число каждого изотопа - это количество протонов и нейтронов в его ядре. Каждый протон и нейтрон весит 1 атомную единицу массы (а.е.м.). Единственная разница между двумя изотопами элемента - это количество нейтронов на атом, которое влияет на атомную массу. Однако элементы всегда имеют одинаковое количество протонов.

Средняя атомная масса элемента зависит от количества его нейтронов и представляет собой среднюю массу на атом в общем образце элемента.
Например, элементарное серебро (Ag) имеет 2 встречающихся в природе изотопа, а именно Ag-107 и Ag-109 (или). ¹⁰⁷Ag и ¹⁰⁹Ag). Изотопы названы на основе их «массового числа» или количества протонов и нейтронов в атоме. Это означает, что Ag-109 имеет на 2 нейтрона больше, чем Ag-107, поэтому его масса немного больше.

Шаг 2. Отметьте массу каждого изотопа

Для каждого изотопа требуется 2 типа данных. Вы можете найти эти данные в учебниках или интернет-источниках, таких как webelements.com. Первые данные - это атомная масса или масса одного атома каждого изотопа. Изотопы с большим количеством нейтронов имеют большую массу.

Например, изотоп серебра Ag-107 имеет атомную массу 106, 90509 средняя школа (атомная единица массы). Между тем, изотоп Ag-109 имеет немного большую массу, а именно 108, 90470.
Последние два десятичных знака могут незначительно отличаться в разных источниках. Не включайте числа в скобки после атомной массы.

Шаг 3. Запишите содержание каждого изотопа

Это количество показывает, насколько распространен изотоп в процентах от всех атомов, составляющих элемент. Каждый изотоп пропорционален содержанию элемента (чем больше содержание изотопа, тем больше влияние на среднюю атомную массу). Вы можете найти эти данные в тех же источниках, что и атомная масса. Содержание всех изотопов должно составлять 100% (хотя возможна небольшая ошибка из-за ошибок округления).

Изотоп Ag-107 имеет содержание 51,86%, в то время как Ag-109 встречается немного реже с содержанием 48,14%. Это означает, что общий образец серебра состоит из 51,86% Ag-107 и 48,14% Ag-109.
Игнорируйте любые изотопы, численность которых не указана. Подобные изотопы не встречаются на Земле в природе.

Шаг 4. Преобразуйте процент содержания в десятичное число

Разделите процент содержания на 100, чтобы получить то же значение в десятичных числах.

В той же задаче число обилия составляет 51,86 / 100 = 0, 5186 и 48, 14/100 = 0, 4814.

Шаг 5. Найдите средневзвешенную атомную массу стабильного изотопа

Средняя атомная масса элемента с числом изотопов n равна (масса_{изотоп 1} * избыток_{изотоп 1}) + (масса_{изотоп 2} * избыток_{изотоп 2}) +… + (Масса_{n изотоп} * избыток_{n изотоп} . Это пример «средневзвешенного», который означает, что чем больше обнаруженная масса (чем больше численность), тем больше влияние на результат. Вот как использовать приведенную выше формулу для серебра:

Средняя атомная масса_Ag = (масса_{Август 107} * избыток_{Август 107}) + (масса_Ag-109 * избыток_Ag-109)

=(106, 90509 * 0, 5186) + (108, 90470 * 0, 4814)

= 55, 4410 + 52, 4267

= 107, 8677 средняя школа.
Посмотрите на элементы в периодической таблице, чтобы проверить свой ответ. Средняя атомная масса обычно указывается под символом элемента.

Часть 2 из 2: Использование результатов расчетов

Шаг 1. Преобразуйте массу в атомный номер

Средняя атомная масса показывает соотношение между массой и атомным номером в общем образце элемента. Это полезно в химических лабораториях, потому что вычислить атомный номер напрямую практически невозможно, но вычислить его массу довольно легко. Например, вы можете взвесить образец серебра и оценить, что каждые 107,8677 а.е.м. его массы содержат 1 атом серебра.

Шаг 2. Перевести в молярную массу

Атомная единица массы очень мала. Таким образом, химики обычно взвешивают образцы в граммах. К счастью, эта концепция была определена, чтобы упростить преобразование. Просто умножьте среднюю атомную массу на 1 г / моль (константа молярной массы), чтобы получить ответ в г / моль. Например, 107,8677 грамма серебра содержат в среднем 1 моль атомов серебра.

Шаг 3. Найдите среднюю молекулярную массу

Поскольку молекула представляет собой набор атомов, вы можете сложить массы атомов, чтобы вычислить молекулярную массу. Если вы используете среднюю атомную массу (а не массу определенного изотопа), результатом будет средняя масса молекул, естественным образом обнаруженных в образце. Пример:

Молекула воды имеет химическую формулу H₂О. Итак, он состоит из 2 атомов водорода (H) и 1 атома кислорода (O).
Средняя атомная масса водорода 1,00794 а.е.м. Между тем, атомы кислорода имеют среднюю массу 15 9994 а.е.м.
Молекулярная масса H₂Среднее значение O равно (1,00794) (2) + 15,9994 = 18,01528 а.е.м., что эквивалентно 18,01528 г / моль.

подсказки

Термин относительная атомная масса иногда используется как синоним средней атомной массы. Однако между ними есть небольшая разница, потому что относительная атомная масса не имеет единиц измерения, а представляет собой массу относительно атома углерода C-12. Если при расчете средней массы вы используете атомные единицы массы, эти два значения практически идентичны.
За некоторыми исключениями, элементы справа от таблицы Менделеева имеют большую среднюю массу, чем элементы слева. Это может быть простой способ проверить, имеет ли ваш ответ смысл.
1 атомная единица массы определяется как 1/12 массы одного атома углерода C-12.
Содержание изотопов рассчитывается на основе образцов, встречающихся в естественных условиях на Земле. Необычные соединения, такие как метеориты или лабораторные образцы, могут иметь разные соотношения изотопов и, как следствие, разные средние атомные массы.
Число в скобках после атомной массы представляет погрешность последней цифры. Например, атомная масса 1,0173 (4) означает, что обычная выборка атомов имеет массу в диапазоне 1,0173 ± 0,0004. Вам не нужно использовать это число, если этого не попросят в задаче.
При расчете масс элементов и соединений используйте среднюю атомную массу.