Priemerná atómová hmotnosť nie je priamym meradlom jedného atómu. Táto hmotnosť je priemerná hmotnosť na atóm všeobecnej vzorky konkrétneho prvku. Ak by ste mohli vypočítať hmotnosť jednej miliardtiny atómu, mohli by ste túto hodnotu vypočítať rovnako ako akýkoľvek iný priemer. Našťastie existuje jednoduchší spôsob výpočtu atómovej hmotnosti, ktorý je založený na známych údajoch zo vzácností rôznych izotopov.
Krok
Časť 1 z 2: Výpočet priemernej atómovej hmotnosti
Krok 1. Pochopte izotopy a atómové hmotnosti
Väčšina prvkov sa vyskytuje prirodzene v rôznych formách, nazývaných izotopy. Hmotnostný počet každého izotopu je počet protónov a neutrónov v jeho jadre. Každý protón a neutrón váži 1 jednotku atómovej hmotnosti (amu). Jediným rozdielom medzi dvoma izotopmi prvku je počet neutrónov na atóm, ktorý ovplyvňuje atómovú hmotnosť. Prvky však majú vždy rovnaký počet protónov.
- Priemerná atómová hmotnosť prvku je ovplyvnená odchýlkami v počte jeho neutrónov a predstavuje priemernú hmotnosť na atóm vo všeobecnej vzorke prvku.
- Elementárne striebro (Ag) má napríklad 2 prirodzene sa vyskytujúce izotopy, konkrétne Ag-107 a Ag-109 (alebo). 107Ag a 109Ag). Izotopy sú pomenované na základe „hmotnostného čísla“alebo počtu protónov a neutrónov v atóme. To znamená, že Ag-109 má o 2 neutróny viac ako Ag-107, takže jeho hmotnosť je o niečo väčšia.
Krok 2. Všimnite si hmotnosť každého izotopu
Pre každý izotop potrebujete 2 typy údajov. Tieto údaje nájdete v učebniciach alebo internetových zdrojoch, ako je webelements.com. Prvým údajom je atómová hmotnosť alebo hmotnosť jedného atómu z každého izotopu. Izotopy, ktoré majú viac neutrónov, majú väčšiu hmotnosť.
- Napríklad izotop striebra Ag-107 má atómovú hmotnosť 106, 90509 stredná škola (jednotka atómovej hmotnosti). Medzitým má izotop Ag-109 o niečo väčšiu hmotnosť, konkrétne 108, 90470.
- Posledné dve desatinné miesta sa môžu medzi zdrojmi mierne líšiť. Za atómovú hmotnosť neuvádzajte žiadne čísla v zátvorkách.
Krok 3. Zapíšte si množstvo každého izotopu
Toto množstvo naznačuje, ako bežný je izotop v percentách všetkých atómov, ktoré tvoria prvok. Každý izotop je úmerný množstvu prvku (čím väčšie je množstvo izotopu, tým väčší je vplyv na priemernú atómovú hmotnosť). Tieto údaje nájdete v rovnakých zdrojoch ako atómová hmotnosť. Hojnosť všetkých izotopov by mala byť 100% (aj keď v dôsledku chýb zaokrúhľovania môže dôjsť k nepatrnej chybe).
- Izotop Ag-107 má početnosť 51,86%, zatiaľ čo Ag-109 je o niečo menej bežný s výskytom 48,14%. To znamená, že všeobecná vzorka striebra pozostáva z 51,86% Ag-107 a 48,14% Ag-109.
- Ignorujte všetky izotopy, ktorých počet nie je uvedený. Takéto izotopy sa na Zemi prirodzene nevyskytujú.
Krok 4. Preveďte percento hojnosti na desatinné číslo
Vydeľte percento hojnosti číslom 100, aby ste získali rovnakú hodnotu v desatinných číslach.
V tom istom probléme je početnosť 51,86/100 = 0, 5186 a 48, 14/100 = 0, 4814.
Krok 5. Nájdite vážený priemer atómovej hmotnosti stabilného izotopu
Priemerná atómová hmotnosť prvku s počtom izotopov n je rovná (hmotnosťizotop 1 * hojnosťizotop 1) + (hmotnosťizotop 2 * hojnosťizotop 2) +… + (Hmotnosťn izotop * hojnosťn izotop . Toto je príklad „váženého priemeru“, čo znamená, že čím väčšia je hmotnosť (tým väčšia je hojnosť), tým väčší je vplyv na výsledok. Tu je návod, ako použiť vyššie uvedený vzorec na striebro:
-
Priemerná atómová hmotnosťAg = (hmotnosťAugust-107 * hojnosťAugust-107) + (hmotnosťAg-109 * hojnosťAg-109)
=(106, 90509 * 0, 5186) + (108, 90470 * 0, 4814)
= 55, 4410 + 52, 4267
= 107, 8677 stredná škola.
- Odpoveď nájdete v prvkoch periodickej tabuľky. Priemerná atómová hmotnosť je zvyčajne uvedená pod symbolom prvku.
Časť 2 z 2: Použitie výsledkov výpočtu
Krok 1. Preveďte hmotnosť na atómové číslo
Priemerná atómová hmotnosť ukazuje vzťah medzi hmotnosťou a atómovým číslom vo všeobecnej vzorke prvku. To je užitočné v chemických laboratóriách, pretože priamy výpočet atómového čísla je takmer nemožný, ale výpočet jeho hmotnosti je pomerne ľahký. Môžete napríklad odvážiť vzorku striebra a odhadnúť, že každých 107,8677 amu jeho hmotnosti obsahuje 1 atóm striebra.
Krok 2. Previesť na molárnu hmotnosť
Atómová hmotnostná jednotka je veľmi malá. Chemici teda spravidla vážia vzorky v gramoch. Našťastie bol tento koncept definovaný s cieľom uľahčiť konverziu. Jednoducho vynásobte priemernú atómovú hmotnosť 1 g/mol (konštanta molárnej hmotnosti), aby ste získali odpoveď v g/mol. Napríklad 107,8677 gramov striebra obsahuje v priemere 1 mol atómov striebra.
Krok 3. Nájdite priemernú molekulovú hmotnosť
Pretože je molekula súborom atómov, môžete hmotnosti atómov spočítať a vypočítať molekulovú hmotnosť. Ak použijete priemernú atómovú hmotnosť (nie hmotnosť konkrétneho izotopu), výsledkom je priemerná hmotnosť molekúl nachádzajúcich sa prirodzene vo vzorke. Príklad:
- Molekula vody má chemický vzorec H2O. Pozostáva teda z 2 atómov vodíka (H) a 1 atómu kyslíka (O).
- Vodík má priemernú atómovú hmotnosť 1,00794 amu. Atómy kyslíka majú medzitým priemernú hmotnosť 15 9994 amu.
- Molekulová hmotnosť H2Priemerná hodnota O sa rovná (1,00794) (2) + 15,9994 = 18,01528 amu, čo zodpovedá 18,01528 g/mol.
Tipy
- Pojem relatívna atómová hmotnosť sa niekedy používa ako synonymum priemernej atómovej hmotnosti. Medzi týmito dvoma je však malý rozdiel, pretože relatívna atómová hmotnosť nemá jednotky, ale predstavuje hmotnosť vzhľadom na atóm uhlíka C-12. Za predpokladu, že pri výpočte priemernej hmotnosti použijete jednotky atómovej hmotnosti, sú tieto dve hodnoty v zásade identické.
- Prvky napravo od periodickej tabuľky majú až na niekoľko špeciálnych výnimiek väčšiu priemernú hmotnosť ako prvky naľavo. Môže to byť jednoduchý spôsob, ako skontrolovať, či vaša odpoveď dáva zmysel.
- 1 jednotka atómovej hmotnosti je definovaná ako 1/12 hmotnosti jedného atómu uhlíka C-12.
- Hojnosť izotopov sa vypočíta na základe vzoriek, ktoré sa prirodzene vyskytujú na Zemi. Nezvyčajné zlúčeniny, ako sú meteority alebo laboratórne vzorky, môžu mať rôzny pomer izotopov, a v dôsledku toho rôzne priemerné atómové hmotnosti.
- Číslo v zátvorkách za atómovou hmotnosťou predstavuje neistotu poslednej číslice. Atómová hmotnosť 1,0173 (4) napríklad znamená, že všeobecná vzorka atómov má hmotnosť v rozsahu 1,0173 ± 0,0004. Toto číslo nemusíte používať, pokiaľ o to nebudete požiadané.
- Pri výpočte hmotností obsahujúcich prvky a zlúčeniny použite priemernú atómovú hmotnosť.
