Atómová hmotnosť je súčet všetkých protónov, neutrónov a elektrónov v jednom atóme alebo molekule. Hmotnosť elektrónu je taká malá, že ho možno ignorovať a neprihliadať naň. Aj keď je to technicky nesprávne, termín atómová hmotnosť sa tiež často používa na označenie priemernej atómovej hmotnosti všetkých izotopov prvku. Táto druhá definícia je v skutočnosti relatívna atómová hmotnosť, ktorá je známa aj ako atómová hmotnosť prvok. Atómová hmotnosť zohľadňuje priemernú hmotnosť prirodzene sa vyskytujúcich izotopov rovnakého prvku. Chemici musia pri svojej práci rozlišovať medzi týmito dvoma druhmi atómovej hmotnosti - napríklad nesprávna hodnota atómovej hmotnosti môže viesť k nesprávnemu výpočtu experimentálnych výsledkov.
Krok
Metóda 1 z 3: Odčítanie atómovej hmotnosti v periodickej tabuľke
Krok 1. Pochopte, ako reprezentovať atómovú hmotnosť
Atómová hmotnosť je hmotnosť atómu alebo molekuly. Atómová hmotnosť môže byť vyjadrená v štandardných hmotnostných jednotkách SI - gramy, kilogramy atď. Pretože je však atómová hmotnosť vyjadrená v týchto jednotkách veľmi malá, atómová hmotnosť je často vyjadrená v zložených jednotkách atómovej hmotnosti (zvyčajne sa používa skratka u alebo amu). Štandard pre jednu atómovú hmotnostnú jednotku je 1/12 hmotnosti štandardného izotopu uhlíka-12.
Atómová hmotnostná jednotka vyjadruje hmotnosť jedného molu prvku alebo molekuly v gramoch. Toto je veľmi užitočná vlastnosť v praktických výpočtoch, pretože táto jednotka uľahčuje prevod medzi hmotami a mólami množstva atómov alebo molekúl rovnakého druhu
Krok 2. Nájdite atómovú hmotnosť v periodickej tabuľke
Väčšina periodických tabuliek uvádza relatívnu atómovú hmotnosť (atómovú hmotnosť) každého prvku. Táto hmotnosť je takmer vždy uvedená ako číslo v spodnej časti mriežky prvkov v tabuľke pod chemickým symbolom, ktorý označuje jedno alebo dve písmena. Toto číslo je zvyčajne reprezentované ako desatinné miesto ako celé číslo.
- Všimnite si toho, že relatívne atómové hmotnosti uvedené v periodickej tabuľke sú priemerné hodnoty príbuzných prvkov. Chemické prvky majú rôzne izotopy - chemické formy, ktoré majú rôznu hmotnosť v dôsledku pridania alebo odčítania jedného alebo viacerých neutrónov z atómového jadra. Relatívnu atómovú hmotnosť uvedenú v periodickej tabuľke možno teda použiť ako priemernú hodnotu pre atómy konkrétneho prvku, ale č ako hmotnosť jedného atómu prvku.
- Na výpočet molárnej hmotnosti atómov a molekúl sa používajú relatívne atómové hmotnosti, ako sú hmotnosti uvedené v periodickej tabuľke. Atómová hmotnosť, ak je reprezentovaná v amu ako v periodickej tabuľke, technicky nemá jednotky. Vynásobením atómovej hmotnosti 1 g/mol však získame množstvo, ktoré je možné použiť na molárnu hmotnosť prvku - hmotnosť (v gramoch) jedného molu atómu prvku.
Krok 3. Pochopte, že hodnoty v periodickej tabuľke sú priemerné atómové hmotnosti prvku
Ako už bolo vysvetlené, relatívna atómová hmotnosť uvedená pre každý prvok v periodickej tabuľke je priemerná hodnota všetkých izotopov atómu. Tento priemer je dôležitý pre mnoho praktických výpočtov - napríklad pre výpočet molárnej hmotnosti molekuly pozostávajúcej z niekoľkých atómov. Pri práci s jednotlivými atómami však tento počet niekedy nepostačuje.
- Hodnota v periodickej tabuľke nie je presná hodnota pre žiadnu jednotlivú atómovú hmotnosť, pretože je priemerom niekoľkých rôznych typov izotopov.
- Atómové hmotnosti pre jednotlivé atómy sa musia vypočítať s prihliadnutím na presný počet protónov a neutrónov v jednom atóme.
Metóda 2 z 3: Výpočet atómovej hmotnosti pre jednotlivé atómy
Krok 1. Nájdite atómové číslo prvku alebo izotopu
Atómové číslo je počet protónov v prvku a nemá rôzny počet. Napríklad všetky atómy vodíka a iba atómy vodíka majú jeden protón. Sodík má atómové číslo 11, pretože jeho jadro má jedenásť protónov, zatiaľ čo kyslík má atómové číslo 8, pretože jeho jadro má osem protónov. Atómové číslo akéhokoľvek prvku nájdete v periodickej tabuľke - takmer v každej štandardnej periodickej tabuľke. Atómové číslo je číslo nad chemickým symbolom, ktoré obsahuje jedno alebo dve písmena. Toto číslo je vždy kladné celé číslo.
- Predpokladajme, že pracujeme s atómami uhlíka. Uhlík má vždy šesť protónov. Vieme teda, že jeho atómové číslo je 6. V periodickej tabuľke tiež vidíme, že pole pre uhlík (C) má v hornej časti číslo „6“, čo naznačuje, že atómové číslo uhlíka je šesť.
- Všimnite si toho, že atómové číslo prvku nemá priamy vplyv na jeho relatívnu atómovú hmotnosť, ako je zapísané v periodickej tabuľke. Aj keď sa zdá pravdepodobné, že atómová hmotnosť atómu je dvojnásobkom jeho atómového čísla (najmä medzi prvkami v hornej časti periodickej tabuľky), atómová hmotnosť sa nikdy nevypočíta vynásobením atómového čísla prvku dvoma.
Krok 2. Zistite počet neutrónov v jadre
Počet neutrónov sa môže líšiť pre atómy konkrétneho prvku. Napriek tomu, že dva atómy s rovnakým počtom protónov a rôznym počtom neutrónov sú rovnakým prvkom, ide o rôzne izotopy prvku. Na rozdiel od počtu protónov v prvku, ktorý sa nikdy nemení, počet neutrónov v atómoch daného prvku sa môže líšiť, takže priemerná atómová hmotnosť prvku musí byť reprezentovaná ako desatinná hodnota medzi dvoma celými číslami.
- Počet neutrónov je možné určiť určením izotopu prvku. Napríklad uhlík-14 je prirodzene sa vyskytujúci rádioaktívny izotop uhlíka-12. V hornej časti (hornom indexe) pred symbolom prvku často uvidíte izotopy priradené malým číslom: 14C. Počet neutrónov sa vypočíta odčítaním počtu protónov od počtu izotopov: 14 - 6 = 8 neutrónov.
- Predpokladajme, že atóm uhlíka, s ktorým pracujeme, má šesť neutrónov (12C). Je to najbežnejší izotop uhlíka, ktorý tvorí takmer 99% všetkých atómov uhlíka. Asi 1% atómov uhlíka má však 7 neutrónov (13C). Ostatných typov atómov uhlíka, ktoré majú viac alebo menej ako 6 alebo 7 neutrónov, je veľmi málo.
Krok 3. Sčítajte počet protónov a neutrónov
Toto je atómová hmotnosť atómu. Nerobte si starosti s počtom elektrónov obiehajúcich jadro - kombinovaná hmotnosť je taká malá, že vo väčšine praktických prípadov táto hmotnosť skutočne neovplyvní vašu odpoveď.
- Náš atóm uhlíka má 6 protónov + 6 neutrónov = 12. Atómová hmotnosť tohto konkrétneho atómu uhlíka je 12. Ak je však atóm izotopom uhlíka-13, vieme, že atóm má 6 protónov + 7 neutrónov = atómová hmotnosť z 13.
- Skutočná atómová hmotnosť uhlíka-13 je 13 003 355 a táto hmotnosť je presnejšia, pretože bola stanovená experimentálne.
- Atómová hmotnosť sa takmer rovná počtu izotopov prvku. Na základné účely výpočtu sa počet izotopov rovná atómovej hmotnosti. Pri experimentálnom určovaní je atómová hmotnosť o niečo väčšia ako počet izotopov kvôli veľmi malému hmotnostnému príspevku elektrónov.
Metóda 3 z 3: Výpočet relatívnej atómovej hmotnosti (atómovej hmotnosti) prvku
Krok 1. Určte izotopy prítomné vo vzorke
Chemici často určujú relatívne izotopické proporcie vo vzorke pomocou špeciálneho prístroja nazývaného hmotnostný spektrometer. Na hodinách chémie pre študentov a študentov vysokých škôl vám však tieto informácie často poskytnú v školských testoch a podobne, vo forme známok, ktoré boli stanovené vo vedeckej literatúre.
Na naše účely povedzme, že pracujeme s izotopmi uhlík-12 a uhlík-13
Krok 2. Určte relatívny výskyt každého izotopu vo vzorke
V danom prvku sa vyskytujú rôzne izotopy v rôznych pomeroch. Tento podiel je takmer vždy označovaný ako percento. Niektoré izotopy majú veľmi bežné proporcie, zatiaľ čo iné sú extrémne zriedkavé - niekedy také vzácne, že tieto proporcie sú sotva detegovateľné. Tieto informácie je možné určiť pomocou hmotnostnej spektrometrie alebo z referenčných kníh.
Predpokladajme, že množstvo uhlíka-12 je 99% a množstvo uhlíka-13 je 1%. Existujú aj iné izotopy uhlíka, ale v takom malom množstve, že ich možno v tomto príklade problému zanedbať
Krok 3. Vynásobte atómovú hmotnosť každého izotopu jeho podielom vo vzorke
Atómovú hmotnosť každého izotopu vynásobte jeho percentuálnym zastúpením (napísané desatinne). Ak chcete percento previesť na desatinné miesto, jednoducho ho vydeľte 100. Počet percent, ktoré boli prevedené na desatinné miesto, bude vždy 1.
- Naša vzorka obsahuje uhlík-12 a uhlík-13. Ak uhlík-12 tvorí 99% vzorky a uhlík-13 tvorí 1% vzorky, vynásobte 12 (atómová hmotnosť uhlíka-12) 0,99 a 13 (atómová hmotnosť uhlíka-13) 0,01.
- Referenčné knihy vám poskytnú percentuálne pomery na základe všetkých známych množstiev izotopov prvku. Väčšina učebníc chémie obsahuje tieto informácie v tabuľke na zadnej strane knihy. Hmotnostný spektrometer môže tiež určiť podiel testovanej vzorky.
Krok 4. Sčítajte výsledky
Sčítajte výsledky násobenia, ktoré ste urobili v predchádzajúcom kroku. Výsledkom tohto súčtu je relatívna atómová hmotnosť vášho prvku - priemer atómových hmotností izotopov vášho prvku. Pri diskusii o prvkoch vo všeobecnosti, a nie o konkrétnych izotopoch prvku, sa používa táto hodnota.
