3 sätt att beräkna atommassa

Atomisk massa är summan av alla protoner, neutroner och elektroner i en enda atom eller molekyl. Men massan av en elektron är så liten, den anses vara försumbar och inte inkluderad i beräkningen. Även om det är tekniskt felaktigt, används termen ofta för att referera till genomsnittlig atommassa av alla isotoper av ett element. Denna andra definition är faktiskt den relativa atommassan, även känd som atomvikt, av ett element. Den atomvikt tar hänsyn till medelvärdet av massorna av naturligt förekommande isotoper av samma element. Kemister måste skilja mellan dessa två typer av atommassa för att styra sitt arbete - ett felaktigt värde för atommassa kan till exempel leda till en felaktig beräkning av ett experimentens utbyte.

Steg

Metod 1 av 3:

Hitta atommassavläsningar på det periodiska bordet

1. Förstå hur atommassa är representerad. Atommassa, massan av en given atom eller molekyl, kan uttryckas i standard Si-massenheter - gram, kilo, mm. Men eftersom atommassor, när de uttrycks i dessa termer, är otroligt små, uttrycks atommassa ofta i enhetliga atommassenheter (vanligtvis förkortas "du" eller "amu") eller i Dalton (DA). Standarden för en atommassenhet är lika med 1/12 av massan av en standard kol-12 isotop.

Atommassenheter berättar massan av en mol av ett givet element eller molekyl i gram. Detta är en mycket användbar egenskap när det gäller praktiska beräkningar, eftersom det möjliggör enkel omvandling mellan massan och molen av en given mängd atomer eller molekyler av samma typ.

Bild med titeln Beräkna atommassa Steg 2

2. Lokalisera atommassa på det periodiska bordet. De flesta standardperiodiska tabellerna listar de relativa atommassorna (atomvikter) av varje element. Detta är nästan alltid skrivet som ett nummer längst ner på elementets torg på bordet, under sin en eller två bokstäver kemiska symbol. Detta nummer uttrycks vanligtvis som ett decimaltimier än som ett heltal.

Observera att de relativa atommassorna som anges på det periodiska tabellen är genomsnitt värden för det associerade elementet. Kemiska element har olika isotoper - kemiska former som skiljer sig i massa på grund av tillsatsen eller subtraktionen av en eller flera neutroner till atomets kärna. Således är den relativa atommassan som anges på det periodiska bordet lämpligt som ett medelvärde för atomer av ett visst element, men inte som massan av en enda atom av det elementet.

Relativa atommassor, som anges på det periodiska bordet, används för att beräkna molarmassor för atomer och molekyler. Atommassor, när de uttrycks i Amu, som på det periodiska bordet, är tekniskt enhetlösa. Genom att helt enkelt multiplicera en atommassa med 1 g / mol erhålles emellertid en fungerande mängd för ett elements molarmassa - massan (i gram) av en mol av ett elementsatomer.

Till exempel är den atommassa av järn 55.847 Amu, vilket innebär att en moljärnsatomer skulle väga 55.847 gram.

Bild med titeln Beräkna atommassa Steg 3

3. Förstå att periodiska bordsvärden är en genomsnittlig atommassa för ett element. Som det har noterats är de relativa atommassorna som anges för varje element på det periodiska bordet genomsnittliga värden för alla en Atoms isotoper. Detta medelvärde är värdefullt för många praktiska beräkningar - som till exempel beräknar molmassa av en molekyl bestående av flera atomer. Men när det gäller enskilda atomer är detta nummer ibland otillräckligt.

Eftersom det är ett genomsnitt av flera olika typer av isotoper, är värdet på det periodiska bordet inte exakt värde för någon enskild atoms atommassa.

De atommassor för enskilda atomer måste beräknas genom att ta hänsyn till det exakta antalet protoner och neutroner i en enda atom.

Metod 2 av 3:

Beräkning av atommassa för en individuell atom

1. Hitta det atomiska numret på elementet eller isotopen. Atomnumret är antalet protoner i ett element och varierar aldrig. Till exempel, alla väteatomer, och endast väteatomer, har 1 proton. Natrium har ett atomnummer 11 eftersom dess kärna har 11 protoner, medan syre har ett atomnummer av 8 eftersom dess kärna har 8 protoner. Du kan hitta det atomala numret på något element på det periodiska tabellen - i nästan alla standardperiodiska tabeller: det är numret ovanför ett elements 1 eller 2-bokstäver. Detta nummer kommer alltid att vara ett positivt heltal.

Låt oss säga att vi arbetar med kolatomen. Kol har alltid 6 protoner, så vi vet att dess atomnummer är 6. Vi kan också se på det periodiska bordet som torget för kol (c) har en "6" På toppen, vilket innebär att kols atomnummer är 6.
Observera att ett elements atomnummer inte har något direkt lager på sin relativa atommassa som anges på det periodiska tabellen. Även om det är speciellt bland element överst i det periodiska bordet, kan det tyckas att en atoms atommassa är ungefär dubbelt så mycket på atomnumret, beräknas atommassan någonsin genom att fördubbla ett elements atomnummer.

Bild med titeln Beräkna atommassa Steg 5

2. Hitta antalet neutroner i kärnan. Antalet neutroner kan variera mellan atomer av ett visst element. Medan 2 atomer med samma antal protoner och olika antal neutroner är båda samma element, är de olika isotoper av det elementet. Till skillnad från antalet protoner i ett element, som aldrig förändras, kan antalet neutroner i atomer av ett visst element variera ofta för att elementets genomsnittliga atommassa måste uttryckas som ett decimaltvärde mellan två heltal.

Antalet neutroner kan bestämmas av isotopbeteckningen av elementet. Exempelvis är kol-14 en naturligt förekommande radioaktiv isotop av kol-12. Du kommer ofta att se en isotop betecknad med numret som ett superscript före elementets symbol: c. Antalet neutroner beräknas genom att subtrahera antalet protoner från isotopnumret: 14 - 6 = 8 neutroner.

Låt oss säga att kolatomen vi arbetar med har sex neutroner (c). Detta är överlägset den vanligaste isotopen av kol, som står för nästan 99% av alla kolatomer. Emellertid har cirka 1% av kolatomerna 7 neutroner (C). Andra typer av kolatomer med mer eller mindre än 6 eller 7 neutroner finns i mycket små mängder.

Bild med titeln Beräkna atommassa Steg 6

3. Lägg till proton- och neutronantalet. Detta är atommassan av den atomen. Oroa dig inte om antalet elektroner som kramar kärnan - deras kombinerade massa är väldigt liten, så i de flesta praktiska fall kommer det inte att påverka ditt svar väsentligt.

Vår kolatom har 6 protoner + 6 neutroner = 12. Den atommassa av denna specifika kolatom är 12. Om det var en kol-13 isotop, å andra sidan, skulle vi veta att det har 6 protoner + 7 neutroner = en atomvikt av 13.

Den faktiska atomvikten av kol-13 är 13.003355, och är mer exakt eftersom det bestämdes experimentellt.

Atommassa är mycket nära isotopnumret av ett element. För grundläggande beräkningsändamål är isotopnummer lika med atommassa. När det bestäms experimentellt är den atommassa något högre än isotopnumret på grund av det mycket små massbidraget från elektroner.

Metod 3 av 3:

Beräkning av relativ atommassa (atomvikt) för ett element

1. Bestämma vilka isotoper som är i provet. Kemister bestämmer ofta de relativa proportionerna av isotoper i ett givet prov med hjälp av ett specialverktyg som kallas en masspektrometer. Men på studentnivå kemi, är denna information ofta föreskriven till dig på skolprov, etc., i form av etablerade värden från vetenskaplig litteratur.

För våra ändamål, låt oss säga att vi arbetar med isotoperna kol-12 och kol-13.

Bild med titeln Beräkna atommassa Steg 8

2. Bestäm den relativa överflöden av varje isotop i provet. Inom ett visst element visas olika isotoper i olika proportioner. Dessa proportioner uttrycks nästan alltid som procentandelar. Vissa isotoper kommer att vara mycket vanliga, medan andra kommer att vara mycket sällsynta - ibland, så sällsynt att de knappt kan detekteras. Denna information kan bestämmas genom masspektrometri eller från en referensbok.

Låt oss säga att det överflöd av kol-12 är 99% och det överflöd av kol-13 är 1%. Andra kolsisotoper do existerar, men de finns i kvantiteter så små att de för detta exempel kan ignoreras.

Bild med titeln Beräkna atommassa Steg 9

3. Multiplicera den atommassa av varje isotop genom sin andel i provet. Multiplicera atommassan av varje isotop genom sin procents överflöd (skrivet som ett decimaltal). För att omvandla en procentandel till ett decimaltal, dela det helt enkelt med 100. De omvandlade procentsatserna ska alltid lägga till upp till 1.

Vårt prov innehåller kol-12 och kol-13. Om kol-12 utgör 99% av provet och kol-13 utgör 1% av provet, multiplicera 12 (den atommassa av kol-12) med 0.99 och 13 (den atommassa av kol-13) med 0.01.

En referensbok kommer att ge procent proportioner baserat på alla kända mängder av ett elements isotoper. De flesta kemiska läroböcker inkluderar denna information i ett bord i slutet av boken. En masspektrometer kan också ge proportionerna för provet som testas.

Bild med titeln Beräkna atommassa Steg 10

4. Lägg till resultaten. Summera produkterna från de multiplikationer du utförde i föregående steg. Resultatet av detta tillägg är den relativa atommassan av ditt element - medelvärdet av atommassorna i ditt elements isotoper. När du diskuterar ett element i allmänhet, och inte specifika isotoper av det elementet, används detta värde.

I vårt exempel, 12 x 0.99 = 11.88 för kol-12, medan 13 x 0.01 = 0.13 för kol-13. Den relativa atommassan i vårt exempel är 11.88 + 0.13 = 12.01.