Зміст

• Кроки
• Поради
• Необхідні матеріали

THE атомна маса являє собою суму всіх протонів, нейтронів і електронів в одному атомі або молекулі. Однак маса електрона настільки мала, що вважається незначною і не включається до розрахунків. Хоча технічно невірно, цей термін також зазвичай використовується для позначення середньої атомної маси всіх ізотопів, присутніх у елементі. Це друге визначення складається, власне, з відносної атомної маси, також відомої як атомна вага, елемента. Ця концепція, у свою чергу, враховує середнє значення маси всіх природних ізотопів одного елемента. Хіміки повинні вміти розрізняти два види атомної маси для виконання своєї роботи - неправильне значення атомної маси може, наприклад, призвести до неправильних розрахунків того, скільки отриманий експеримент.

Кроки

Метод 1 із 3: Пошук атомної маси в періодичній таблиці

1. 

   
   
   Зрозумійте, як представлена ​​атомна маса. Атомна маса, тобто маса даного атома або молекули, може виражатися загальними одиницями маси в міжнародній системі - грамами, кілограмами тощо. Однак, оскільки, написане цими термінами, воно починає мати неймовірно малі значення, його вважають за краще виражати в уніфікованих одиницях атомної маси (зазвичай скорочено "u" або "one"). Стандартне значення для атомної одиниці маси еквівалентно 1/12 маси стандартного ізотопу вуглецю-12.
   • Одиниці атомної маси вказують на масу один моль заданого елемента або молекули в грамах. Це дуже корисна властивість, коли мова йде про практичні розрахунки, оскільки дозволяє простіше перетворити між масою і молями певну кількість атомів або молекул одного типу.

2. 

   
   
   Знайдіть атомну масу в періодичній таблиці. Більшість періодичних таблиць перераховують відповідні атомні маси (атомні ваги) для кожного елемента. Майже завжди значення буде записане в числовій формі в основі квадрата елемента, під буквою або набором літер, що представляють його хімічну назву. Зазвичай це десяткове число, а не ціле число.
   • Зауважимо, що відносні атомні маси, присутні в періодичній таблиці, представляють значення середній що стосуються розглянутих елементів. Кожен хімічний елемент має різні ізотопів - хімічні форми, що відрізняються за масою через додавання або віднімання одного або декількох нейтронів в атомному ядрі. Таким чином, відносна атомна маса, присутня в періодичній таблиці, є корисною як приблизна величина для атомів певного елемента, але немає як маса одного атома елемента.
   • Відносні атомні маси, наведені в періодичній таблиці, використовуються для обчислення молярних мас для атомів і молекул. Атомні маси, виражені в одній, як у періодичній таблиці, як правило, не є єдністю. Однак, помноживши атомну масу на 1 г / моль, певну кількість можна отримати з молярної маси елемента - маси (в грамах) на один моль атомів цього елемента.

3. 

   
   
   Зрозумійте, що значення в періодичній таблиці представляють середню атомну масу даного елемента. Як зазначалося, відносні атомні маси, присутні в квадраті кожного елемента періодичної таблиці, є приблизними значеннями для всіх ізотопів даного атома. Це число розкриває його корисність у кількох практичних обчисленнях - наприклад, при розрахунку молярної маси молекули, що складається з декількох атомів. Однак при роботі з окремими атомами це, в деяких випадках, недостатньо.
   • Оскільки це в середньому кілька різних типів ізотопів, значення, присутні в періодичній таблиці, не представляє значення точний без індивідуальної атомної маси.
   • Окремі атомні маси повинні бути обчислені з урахуванням точної кількості протонів та нейтронів в одному атомі.

Метод 2 з 3: Обчислення атомної маси окремого атома

1. 

   Знайдіть атомний номер елемента або ізотопу. Атомне число являє собою кількість протонів в елементі і ніколи не змінюється. Наприклад, всі атоми водню та тільки у них є протон. Натрій має атомне число, яке дорівнює 11, оскільки його ядро ​​має 11 протонів, тоді як кисень має атомне число, рівне 8, оскільки його ядро ​​містить вісім протонів. Ви можете знайти атомний номер будь-якого елемента в періодичній таблиці - практично у всіх звичайних моделях: він вище хімічного символу однієї або двох літер кожного елемента. Це число завжди буде додатним цілим значенням.
   • Скажімо, ми працюємо з атомом вуглецю. Цей елемент завжди має шість протонів, і, отже, ми знаємо, що його атомне число дорівнює 6. Ми також можемо бачити в періодичній таблиці, що квадрат вуглецю (С) має "6" вгорі, що означає, що його атомне число дорівнює шести.
   • Зауважимо, що атомне число, вказане в періодичній таблиці, не має прямого відношення до відносної маси атома. Однак, особливо серед елементів у верхній частині таблиці, виявляється, що атомна маса конкретного елемента дорівнює подвоєному атомному числу, знайте, що його ніколи не слід обчислювати шляхом подвоєння атомного числа.

2. 

   З’ясуйте кількість нейтронів у ядрі. Це число може змінюватися між атомами даного елемента. Хоча два атоми з однаковою кількістю протонів і різною кількістю нейтронів все ще є одним і тим же елементом, обидва, як кажуть, різні ізотопи. На відміну від кількості протонів, присутніх в елементі, яка ніколи не змінюється, кількість нейтронів в атомах даного елемента може змінюватись так часто, що середня атомна маса повинна бути виражена у десятковій формі між двома цілими числами.
   • Кількість нейтронів можна визначити за номіналом ізотопу досліджуваного елемента. Наприклад, вуглець-14 - природний радіоактивний ізотоп вуглецю-12. Часто ви знайдете ізотоп, названий цим номером суперскрипту перед його символом: C. Кількість нейтронів обчислюється, віднімаючи кількість протонів від значення ізотопу: 14 - 6 = 8 нейтронів.
   • Скажімо, атом вуглецю, з яким ми працюємо, має шість нейтронів (С). Це найпоширеніший ізотоп вуглецю і являє собою практично 99% усіх атомів цього елемента. Однак приблизно 1% атомів вуглецю мають 7 нейтронів (С). Існують також інші типи атомів вуглецю з більш-менш ніж 6 або 7 нейтронами, у дуже малій кількості.

3. 

   Додайте значення протонів та нейтронів. Результат буде представляти атомну масу відповідного атома. Не турбуйтеся про кількість електронів, що обходять навколо ядра - їх об'єднана маса неймовірно мала, а в більш практичних випадках це не вплине суттєво.
   • Наш атом вуглецю містить 6 протонів + 6 нейтронів = 12. Маса атома цього конкретного атома вуглецю дорівнює 12. З іншого боку, якби це був ізотоп вуглець-13, ми б знали, що він буде містити 6 протонів + 7 нейтронів = атомна маса 13.
   • Справжня атомна вага атома вуглецю-13 дорівнює 13.003355 і є більш точною, оскільки вона була визначена експериментально.
   • Маса атома дуже близька до значення ізотопу елемента, і для простих обчислень обидва числа вважаються рівними. Якщо визначити експериментально, атомна маса має значення, трохи вище числа ізотопу, через малий внесок маси, що виникає внаслідок електронів.

Метод 3 із 3: Обчислення відносної маси атома (атомної ваги) елемента

1. 

   Визначте, які ізотопи присутні у зразку. Хімічні фахівці часто визначають відносні пропорції ізотопів у зразку спеціальним інструментом, званим мас-спектрометром. Однак у хімії середньої школи ця інформація зазвичай доступна в тестах або вправах у вигляді чітко встановлених цінностей у науковій літературі.
   • Для поточного дослідження ми будемо працювати з ізотопами вуглець-12 та вуглець-13.

2. 

   Визначте відносну чисельність кожного ізотопу, присутнього у пробі. У межах даного елемента різні ізотопи з'являються в різних пропорціях, які майже завжди будуть виражені у відсотках. Деякі ізотопи є досить поширеними, тоді як інші, в свою чергу, дуже рідкісні - в деяких випадках до того, що вони майже не виявляються. Цю інформацію можна виявити за допомогою мас-спектрометра або з довідника.
   • Скажімо, що достаток вуглецю-12 дорівнює 99% і що достаток вуглецю-13 дорівнює 1%. Інші ізотопи вуглецю існують, але в таких малих кількостях, що з цієї проблеми їх можна ігнорувати.

3. 

   Помножте атомну масу кожного ізотопу на пропорцію у зразку. Іншими словами, помножте його на відсотковий достаток (записується у десятковій формі). Щоб перетворити відсоток у його десяткову форму, просто поділіть його на 100 - сума перетворених відсотків завжди повинна дорівнювати 1.
   • Наш зразок містить вуглець-12 і вуглець-13. Якщо вуглець-12 становить 99% зразка, а вуглець-13, 1%, помножте 12 (атомна маса вуглецю-12) на 0,99 і 13 (атомна маса вуглецю-13) на 0,01.
   • Довідник даватиме процентні пропорції на основі всіх відомих кількостей ізотопів елемента. Більшість підручників з хімії зазвичай включають ці дані в таблицю на деяких останніх сторінках. Мас-спектрометр також може визначати пропорції досліджуваного зразка.

4. 

   Додайте результати. Додайте добутки множення, зроблені на попередньому кроці. Результатом стане відносна атомна маса вашого елемента - або, все-таки, середнє значення атомних мас ваших ізотопів. Коментуючи елемент взагалі, не вказуючи наявні в ньому ізотопи, це значення, яке використовується.
   • У нашому прикладі 12 × 0,99 = 11,88 для вуглецю-12, тоді як 13 × 0,01 = 0,13 для вуглецю-13. Відносна атомна маса нашого прикладу буде дорівнює 11,88 + 0,13 = 12,01.

Поради

• Деякі ізотопи менш стійкі, ніж інші, і діляться на елементи з меншою кількістю протонів та нейтронів у своїх ядрах, оскільки вони відокремлюються від своїх частин. Ці ізотопи називаються радіоактивними.

Необхідні матеріали

• Хімічний довідник
• Калькулятор