Atomtömeg az egyetlen atom vagy molekula összes protonjának, neutronjának és elektronjának összege. Az elektron tömege olyan kicsi, hogy figyelmen kívül hagyható és nem vehető figyelembe. Bár technikailag helytelen, az atomtömeg kifejezést gyakran használják az elem összes izotópjának átlagos atomtömegére is. Ez a második definíció valójában relatív atomtömeg, amelyet más néven is ismert atomtömeg egy elem. Az atomtömeg figyelembe veszi ugyanazon elem természetes izotópjainak átlagos tömegét. A kémikusoknak meg kell különböztetniük ezt a kétféle atomtömeget, hogy irányítsák munkájukat - például a helytelen atomtömeg -érték a kísérleti eredmények helytelen kiszámításához vezethet.
Lépés
Módszer 1 /3: Az atomtömeg leolvasása a periódusos rendszerben
1. lépés: Értsük meg, hogyan ábrázoljuk az atomtömeget
Az atomtömeg egy atom vagy molekula tömege. Az atomtömeg standard SI tömegegységekben fejezhető ki - grammban, kilogrammban stb. Mivel azonban ezekben az egységekben kifejezett atomtömeg nagyon kicsi, az atomtömeget gyakran összetett atomtömegegységekben fejezik ki (általában u vagy amu rövidítéssel). Egy atomtömegegység szabványa a szabványos szén-12 izotóp tömegének 1/12-e.
Az atomtömegegység egy elem vagy molekula egy móljának tömegét fejezi ki grammban. Ez nagyon hasznos tulajdonság a gyakorlati számítások során, mivel ez az egység megkönnyíti az azonos típusú atomok vagy molekulák tömegei és móljai közötti konverziót
2. lépés. Keresse meg az atomtömeget a periódusos rendszerben
A legtöbb periodikus táblázat felsorolja az egyes elemek relatív atomtömegét (atomtömegét). Ez a tömeg szinte mindig számként szerepel a táblázat elemrácsának alján, egy vagy két betűt olvasó kémiai szimbólum alatt. Ezt a számot általában tizedesjegyként ábrázolják, nem pedig egész számként.
- Vegye figyelembe, hogy a periodikus táblázatban felsorolt relatív atomtömegek a kapcsolódó elemek átlagos értékei. A kémiai elemek különböző izotópokkal rendelkeznek - olyan kémiai formák, amelyek különböző tömegekkel rendelkeznek egy vagy több neutron atommagból történő hozzáadása vagy kivonása miatt. Így a periódusos rendszerben felsorolt relatív atomtömeg használható egy adott elem atomjainak átlagos értékeként, de nem mint az elem egyetlen atomjának tömege.
- Az atomok és molekulák moláris tömegének kiszámításához relatív atomtömegeket használnak, mint például a periódusos rendszerben. Az atomtömeg amu -ban ábrázolva, mint a periódusos rendszerben, technikailag nem rendelkezik egységekkel. Ha azonban az atomtömeget megszorozzuk 1 g/mol -tal, akkor olyan mennyiséget kapunk, amely felhasználható az elem moláris tömegére - az elem egy móljának tömege (grammban).
3. lépés. Értsd meg, hogy a periódusos rendszer értékei egy elem átlagos atomtömegei
Amint azt már kifejtettük, a periódusos rendszerben az egyes elemekhez felsorolt relatív atomtömeg az atom összes izotópjának átlagos értéke. Ez az átlag sok gyakorlati számításhoz fontos - például egy több atomból álló molekula moláris tömegének kiszámításához. Ha azonban egyes atomokkal dolgozik, ez a szám néha nem elegendő.
- A periódusos rendszerben szereplő érték egyetlen atomtömegre vonatkozóan nem pontos érték, mivel több különböző típusú izotóp átlaga.
- Az egyes atomok atomtömegét az egyetlen atomban lévő protonok és neutronok pontos számának figyelembevételével kell kiszámítani.
2. módszer a 3 -ból: Az egyes atomok atomtömegének kiszámítása
1. lépés Keresse meg az elem vagy izotóp atomszámát
Az atomszám a protonok száma egy elemben, és nem rendelkezik változó számmal. Például minden hidrogénatomnak és csak hidrogénatomnak egy protonja van. A nátrium atomszáma 11, mert magja tizenegy proton, míg az oxigéné 8, mert a magja nyolc proton. A periódusos rendszerben megtalálható bármely elem atomszáma - szinte minden szabványos periodikus táblázatban. Az atomszám a kémiai szimbólum feletti szám, amely egy vagy két betűt olvas. Ez a szám mindig pozitív egész szám.
- Tegyük fel, hogy szénatomokkal dolgozunk. A szénnek mindig hat protonja van. Tehát tudjuk, hogy atomszáma 6. A periódusos rendszerben is látjuk, hogy a szén (C) dobozának tetején a „6” szám látható, ami azt jelzi, hogy a szén atomszáma hat.
- Ne feledje, hogy az elemek atomszáma nincs közvetlen hatással a relatív atomtömegére, ahogy az a periódusos rendszerben szerepel. Bár valószínűnek tűnik, hogy az atom atomtömege kétszerese az atomszámának (különösen a periódusos rendszer tetején lévő elemek között), az atomtömeget soha nem úgy számítják ki, hogy megszorozzák egy elem atomszámát kettővel.
2. lépés. Keresse meg a neutronok számát a magban
A neutronok száma egy adott elem atomjainál változhat. Bár két azonos számú protont és különböző neutronszámot tartalmazó atom ugyanaz az elem, ezek az elem különböző izotópjai. Ellentétben a protonok számával egy olyan elemben, amely soha nem változik, az adott atom atomjaiban lévő neutronok száma változhat, ezért az elem átlagos atomtömegét tizedes értékként kell ábrázolni két egész szám között.
- A neutronok számát egy elem izotópjának meghatározásával lehet meghatározni. Például a szén-14 a szén-12 természetben előforduló radioaktív izotópja. Gyakran előfordul, hogy az izotópok kis számot kapnak a tetején (felső index) az elemszimbólum előtt: 14C. A neutronok számát úgy számítják ki, hogy kivonják a protonok számát az izotópok számából: 14 - 6 = 8 neutron.
- Tegyük fel, hogy a szénatom, amellyel dolgozunk, hat neutronnal rendelkezik (12C). Ez a szén leggyakoribb izotópja, amely az összes szénatom közel 99% -át teszi ki. A szénatomok körülbelül 1% -ában azonban 7 neutron található (13C). A többi szénatom típus, amelyek több vagy kevesebb, mint 6 vagy 7 neutronot tartalmaznak, nagyon kevés.
3. lépés. Adja össze a proton- és neutronszámokat
Ez az atom atomtömege. Ne aggódjon a mag körül keringő elektronok száma miatt - a kombinált tömeg olyan kicsi, hogy a legtöbb gyakorlati esetben ez a tömeg nem igazán befolyásolja a választ.
- Szénatomunkban 6 proton + 6 neutron = 12. Ennek a szénatomnak az atomtömege 12. Ha azonban az atom a szén-13 izotópja, tudjuk, hogy az atom 6 proton + 7 neutron = atomtömeg 13 -ból.
- A szén-13 tényleges atomtömege 13 003355, és ez a tömeg pontosabb, mert kísérletileg határozták meg.
- Az atomtömeg majdnem megegyezik az elem izotópjainak számával. Az alapvető számítási célokból az izotópok száma megegyezik az atomtömeggel. Kísérletileg meghatározva az atomok tömege valamivel nagyobb, mint az izotópok száma, mivel az elektronok igen kis tömeggel járulnak hozzá.
3. módszer 3 -ból: Egy elem relatív atomtömegének (atomtömegének) kiszámítása
1. lépés. Határozza meg a mintában lévő izotópokat
A vegyészek gyakran meghatározzák a mintában a relatív izotóp arányokat egy speciális műszerrel, az úgynevezett tömegspektrométerrel. A diákoknak és főiskolásoknak szóló kémiaórákon azonban ezt az információt gyakran az iskolai teszteken stb. Adják meg, a tudományos irodalomban meghatározott osztályzatok formájában.
Tegyük fel, hogy a szén-12 és a szén-13 izotópokkal dolgozunk
2. lépés. Határozza meg a mintában lévő egyes izotópok relatív mennyiségét
Egy adott elemben a különböző izotópok különböző arányokban fordulnak elő. Ezt az arányt szinte mindig százalékban jelöljük. Néhány izotóp aránya nagyon gyakori, míg mások rendkívül ritkák - néha olyan ritkák, hogy ezek az arányok alig észlelhetők. Ezt az információt tömegspektrometriával vagy referenciakönyvekből lehet meghatározni.
Tegyük fel, hogy a szén-12 bősége 99%, a szén-13é 1%. Léteznek más szénizotópok is, de olyan kis mennyiségben, hogy ebben a példaproblémában figyelmen kívül hagyhatók
3. lépés Szorozzuk meg az egyes izotópok atomtömegét a mintában lévő arányukkal
Szorozzuk meg az egyes izotópok atomtömegét a százalékos bőséggel (tizedes számmal írva). Ha egy százalékot decimálissá szeretne konvertálni, egyszerűen ossza el a százalékot 100 -zal. A tizedesre számított százalékok száma mindig 1 lesz.
- A mintánk szén-12 és szén-13-at tartalmaz. Ha a szén-12 a minta 99% -át, a szén-13 pedig a minta 1% -át teszi ki, akkor a 12-et (a szén-12 atomtömege) szorozzuk 0,99-gyel és a 13-at (a szén-13 atomtömege) 0,01-gyel.
- A referenciakönyvek százalékos arányokat adnak meg az elem izotópjainak összes ismert mennyisége alapján. A legtöbb kémia tankönyv tartalmazza ezt az információt a könyv hátulján lévő táblázatban. A tömegspektrométer a vizsgált minta arányát is meghatározhatja.
4. lépés. Adja össze az eredményeket
Adja össze az előző lépésben kapott szorzási eredményeket. Ennek az összegnek az eredménye az elem relatív atomtömege - az elem izotópjainak atomtömegének átlaga. Amikor általában az elemeket tárgyaljuk, és nem az elem konkrét izotópjait, ezt az értéket használjuk.
