Hoe de atomaire massa te berekenen

de atomaire massa

Inhoud

Stappen

Methode 1zoek de atomaire massalabels in het periodiek systeem
Methode 2bereken de atomaire massa van een individueel atoom
Methode 3bereken de relatieve atomaire massa (atoomgewicht) van een element

Tips
Dingen die je nodig hebt

het is de som van alle protonen, neutronen en elektronen waaruit een atoom of een molecuul bestaat. De massa van een elektron is zo klein dat het als verwaarloosbaar wordt beschouwd en wordt niet meegenomen in de berekening. Deze term wordt ook vaak gebruikt om te verwijzen naar de gemiddelde atomaire massa van alle isotopen van een element, hoewel dit technisch incorrect is. Deze laatste definitie is eigenlijk de relatieve atomaire massa van een element, ook wel bekend als de "atoomgewicht" van een element. de atoomgewicht houd rekening met de atoommassa`s van de isotopen van natuurlijke oorsprong van hetzelfde element. Voor chemici is het belangrijk om een onderscheid te maken tussen deze twee soorten atomaire massa`s bij het uitvoeren van hun werk: een onjuiste waarde in de atoommassa kan bijvoorbeeld leiden tot een onjuiste berekening van de resultaten van een experiment.

stappen

Methode 1
Zoek de atomaire massalabels in het periodiek systeem

Leer de atomische massa te vertegenwoordigen. De atoommassa, dat is de massa van een gegeven atoom of molecuul, kan worden uitgedrukt in massa-eenheden van het internationale systeem (SI): gram, kilogram, enz. Omdat de atomaire massa`s die in deze termen worden uitgedrukt echter ongelooflijk klein zijn, worden ze vaak uitgedrukt door uniforme atomaire massaeenheden (meestal afgekort als "of" of "amu"). De standaard van een atomaire massa is 1/12 van de standaardmassa van een 12-koolstof isotoop.

Atoommassa-eenheden geven de massa van één mol van een bepaald element of molecuul in gram aan. Het is een zeer nuttige eigenschap als het gaat om het maken van praktische berekeningen, omdat het gemakkelijke conversies mogelijk maakt tussen de massa en de mollen van een bepaalde hoeveelheid atomen of moleculen van hetzelfde type.

Bedenk dat de waarden van het periodiek systeem het gemiddelde zijn van de atoommassa`s van een element. Zoals hierboven uitgelegd, zijn de relatieve atomaire massa`s die voor elk element van het periodiek systeem worden getoond een gemiddelde van de waarden van alle isotopen van een atoom. Deze gemiddelde waarde is waardevol voor veel praktische berekeningen, bijvoorbeeld om de molaire massa van een molecuul dat uit meerdere atomen bestaat. Als u echter met afzonderlijke atomen werkt, heeft dit aantal mogelijk niet de vereiste precisie.

Omdat het slechts een gemiddelde van verschillende typen isotopen is, is de waarde van het periodiek systeem niet de exacte waarde van de atoommassa van een bepaald atoom.

Om de atomaire massa van individuele atomen te berekenen, is het noodzakelijk om het exacte aantal protonen en neutronen van dat atoom in aanmerking te nemen.

Methode 2
Bereken de atomaire massa van een individueel atoom

Calculate_Atomic_Mass_Step_1_Version_2-es.jpg" class ="afbeelding lightbox">

Afbeelding met de titel Calculate_Atomic_Mass_Step_1

Ontdek het atoomnummer van dat element of isotoop. Het atoomnummer is het aantal protonen in een element en varieert nooit. Alle waterstofatomen (en alleen die van waterstof) hebben een proton. Natrium heeft een atoomnummer van 11 omdat de kern ervan 11 protonen heeft, terwijl zuurstof een atoomnummer van 8 heeft, omdat de kern ervan 8 protonen heeft. U kunt het atoomnummer van elk element in het periodiek systeem vinden (in bijna alle periodieke tabellen): het is het getal dat boven de letter of de letters van het element chemische symbool staat. Dit nummer is altijd een positief en heel getal.
Stel dat je met een koolstofatoom gaat werken. Carbon heeft altijd 6 protonen, dus je weet dat het atoomnummer 6 is. Je kunt controleren dat in het periodiek systeem der elementen het koolstofbeeld ("C") heeft een "6" in het bovenste gedeelte, wat betekent dat het atoomnummer van de koolstof 6 is.
Merk op dat het atoomnummer geen directe relatie heeft met zijn respectievelijke atomaire massa zoals deze in het periodiek systeem voorkomt. Het gebeurt echter vaak dat de atoommassa van een atoom ongeveer het dubbele is van het atoomnummer, vooral tussen de elementen in het bovenste deel van het periodiek systeem. Hoe dan ook, de atomaire massa wordt nooit berekend door het atoomnummer van het element te verdubbelen.

Calculate_Atomic_Mass_Step_2_Version_2-es.jpg" class ="afbeelding lightbox">

Afbeelding met de titel Calculate_Atomic_Mass_Step_2

Ontdek het aantal neutronen in de kern. Het aantal neutronen kan variëren tussen de atomen van hetzelfde element. Hoewel twee atomen met hetzelfde aantal protonen en verschillende aantallen neutronen atomen van hetzelfde element zijn, zijn het in dat geval verschillende isotopen van dat element. Anders dan het aantal protonen in een element (dat nooit varieert), kan het aantal neutronen in een atoom vaak voldoende variëren om de atomaire massa van dat element uit te drukken als een decimale waarde tussen twee gehele getallen.

De hoeveelheid neutronen kan worden bepaald door de aanduiding van de isotoop van dat element. Koolstof-14 is bijvoorbeeld een radioactieve isotoop van natuurlijke oorsprong van koolstof-12. Isotopen worden vaak geïdentificeerd met behulp van het nummer als een superscript vóór het elementsymbool: C. Het aantal neutronen wordt berekend door het aantal protonen af te trekken van het isotoopgetal: 14 - 6 = 8 neutronen.

Stel dat het koolstofatoom waarmee je gaat werken 6 neutronen (C) heeft. Dit is veruit de meest voorkomende isotoop van koolstof: het vertegenwoordigt bijna 99% van de totale koolstofatomen. Ongeveer 1% van de koolstofatomen heeft echter 7 neutronen.Er zijn ook andere typen koolstofatomen met meer of minder dan 6 of 7 neutronen, maar deze zijn zeer klein.

Calculate_Atomic_Mass_Step_4_Version_2-es.jpg" class ="afbeelding lightbox">

Titel afbeelding Calculate_Atomic_Mass_Step_4

Voeg het totaal van protonen en neutronen toe. Dit berekent de atomaire massa van een atoom. Maak je geen zorgen over het aantal elektronen die rond de kern cirkelen. De massa is zo, maar zo klein dat het in de meeste praktische gevallen geen significante invloed heeft op de respons.

Het koolstofatoom van dit voorbeeld heeft 6 protonen + 6 neutronen = 12. De atoommassa van dit specifieke koolstofatoom is 12. Aan de andere kant, als het een isotoop van koolstof-13, je zou weten dat het 6 protonen + 7 neutronen heeft = een atoomgewicht van 13.

Het werkelijke atoomgewicht van koolstof-13 is 13.003355 en is nauwkeuriger, omdat het experimenteel is vastgesteld.

De atoommassa is een getal dat zeer dicht bij het isotoopgetal van een element ligt. Om een basisberekening te maken, is het nummer van de isotoop gelijk aan de atoommassa. Wanneer dit experimenteel wordt bepaald, is de atomaire massa iets hoger dan het aantal isotoop vanwege de kleine bijdrage van massa aan de elektronen.

Methode 3
Bereken de relatieve atomaire massa (atoomgewicht) van een element

Calculate_Atomic_Mass_Step_4_Version_3-es.jpg" class ="afbeelding lightbox">

Bepaal welke isotopen in het monster zitten. Chemici bepalen vaak de relatieve isotoopverhoudingen van een bepaald monster met een speciaal hulpmiddel genaamd "massaspectrometer". Als u echter alleen een scheikundestudent bent, wordt deze informatie u aangeboden in de schoolexamens als vastgelegde waarden, verkregen via wetenschappelijke bibliografie.

Voor de toepassing van dit artikel, stel dat u gaat werken met koolstof-12 en koolstof-13 isotopen.

Calculate_Atomic_Mass_Step_5_Version_3-es.jpg" class ="afbeelding lightbox">

Titel afbeelding Calculate_Atomic_Mass_Step_5

Bepaal de relatieve abundantie van elke isotoop in het monster. Binnen een bepaald element kunnen verschillende isotopen in verschillende verhoudingen voorkomen. Deze verhoudingen worden bijna altijd uitgedrukt in percentages. Sommige isotopen komen zeer vaak voor, terwijl andere zeer zeldzaam zijn (soms is de verhouding zo onbeduidend dat deze nauwelijks kan worden opgespoord). Deze informatie kan worden bepaald met behulp van een massaspectrometer of een naslagwerk.

Stel je voor dat de overvloed aan koolstof-12 99% is en dat de hoeveelheid koolstof-13 1% is. Er zijn andere koolstofisotopen, maar Ze bestaan in zulke kleine hoeveelheden dat ze voor dit voorbeeldprobleem niet in aanmerking worden genomen.

Calculate_Atomic_Mass_Step_6_Version_3-es.jpg" class ="afbeelding lightbox">

Titel afbeelding Calculate_Atomic_Mass_Step_6

Vermenigvuldig de atomaire massa van elk isotoop door zijn aandeel in het monster. Vermenigvuldig de atomaire massa van elke isotoop met het percentage van de abundantie (uitgedrukt als een decimaal getal). Om een percentage in een decimaal getal om te zetten, deelt u het eenvoudig door 100. De som van de geconverteerde percentages moet altijd gelijk zijn aan 1.

In dit voorbeeld heb je koolstof-12 en koolstof-13. Als koolstof-12 99% van het monster vertegenwoordigt en koolstof-13 1% van het monster vertegenwoordigt, vermenigvuldig dan 12 (de atomaire massa van koolstof-12) met 0,99 en 13 (de atomaire massa van koolstof-13) ) met 0,01.

De naslagwerken geven verhoudingen in percentages weer, gebaseerd op de bekende hoeveelheden isotopen van een element. De meeste scheikundeboeken bevatten deze informatie in een tabel aan het einde van het boek. U kunt ook een massaspectrometer gebruiken om de proporties te verkrijgen van de sample die u gaat analyseren.

Calculate_Atomic_Mass_Step_7_Version_3-es.jpg" class ="afbeelding lightbox">

Titel afbeelding Calculate_Atomic_Mass_Step_7

Voeg de resultaten toe. Voeg de resultaten toe van de vermenigvuldigingen die u in de vorige stap hebt gekregen. Het resultaat van de som is de relatieve atomaire massa van uw element. De gemiddelde waarde van atomaire massa`s van de isotopen van uw element. Wanneer we het hebben over een element in het algemeen en geen specifieke isotopen van dat element, wordt deze waarde gebruikt.

In het vorige voorbeeld 12 x 0,99 = 11,88 voor koolstof-12, terwijl 13 x 0,01 voor koolstof-13. De relatieve atomaire massa van het voorbeeld is 11,88 + 0,13 = 12.01.

tips

Sommige isotopen zijn minder stabiel dan andere en worden ontbonden in elementen met minder protonen en neutronen in hun kernen, omdat ze delen van zichzelf afscheiden. Deze isotopen staan bekend als "radioactieve".