Πώς καθορίζεται η μάζα 1 mole ένα στοιχείο;

Η μάζα του 1 mole ένα στοιχείο αναφέρεται στη μοριακή μάζα του, η οποία εκφράζεται σε γραμμάρια ανά mole (G/mol). Ο προσδιορισμός της μοριακής μάζας περιλαμβάνει διάφορα βήματα και εκτιμήσεις:

1. Ισοτοπική αφθονία:Τα στοιχεία υπάρχουν ως διαφορετικά ισότοπα, με παραλλαγές στον αριθμό των νετρονίων στους ατομικούς πυρήνες τους. Κάθε ισότοπος έχει μια συγκεκριμένη μάζα που σχετίζεται με αυτό. Για να προσδιορίσουμε τη μοριακή μάζα, πρέπει να υπολογίσουμε την ισοτοπική σύνθεση και τη σχετική αφθονία του στοιχείου.

2. Φασματομετρία μάζας:Αυτή η αναλυτική τεχνική διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο στον προσδιορισμό της ισοτοπικής σύνθεσης ενός στοιχείου. Η φασματομετρία μάζας διαχωρίζει τα ιόντα με βάση την αναλογία μάζας προς φόρτιση, επιτρέποντας την ταυτοποίηση και τον ποσοτικό προσδιορισμό των διαφορετικών ισοτόπων. Με τη μέτρηση των μαζών και των σχετικών εντάσεων των ισοτοπικών κορυφών, οι επιστήμονες μπορούν να υπολογίσουν τη μέση ατομική μάζα του στοιχείου.

3. Ο αριθμός του Avogadro:ο αριθμός του Avogadro (nₐ) αντιπροσωπεύει τον αριθμό των σωματιδίων (ατόμων, μορίων ή ιόντων) που υπάρχουν σε ένα γραμμομόριο ουσίας. Έχει σταθερή τιμή περίπου 6,02214076 × 10^23 σωματίδια ανά γραμμομόριο.

4. Υπολογισμός μοριακής μάζας:Μόλις προσδιοριστεί η μέση ατομική μάζα, η μοριακή μάζα μπορεί να υπολογιστεί πολλαπλασιάζοντας τη μέση ατομική μάζα από τον αριθμό του avogadro. Αυτό δίνει τη μάζα του 1 mole του στοιχείου σε γραμμάρια.

Για παράδειγμα, αν θεωρήσουμε τον άνθρακα ως στοιχείο:

-Ο άνθρακας έχει τρία φυσικά ισότοπα:άνθρακα-12 (¹²c), άνθρακα-13 (¹3) και άνθρακα-14 (⁴c).

- Χρησιμοποιώντας τη φασματομετρία μάζας, προσδιορίζονται οι ισοτοπικές αφθονίες:¹2C ~ 98,93%, ¹³c ~ 1,07%και ⁴c ~ ποσότητες ιχνοστοιχείων.

- Η μέση ατομική μάζα άνθρακα υπολογίζεται με βάση τις ισοτοπικές αφθονίες και τις αντίστοιχες μάζες τους:

Ατομική μάζα =(98.93% × 12.0000 AMU) + (1.07% × 13.0034 AMU) + (ίχνος% × 14.0032 AMU) ≈ 12.011 AMU

- Ο πολλαπλασιασμός της μέσης ατομικής μάζας με τον αριθμό του Avogadro (6.02214076 × 10^23 σωματίδια/mole) δίνει τη μοριακή μάζα:

Μοριακή μάζα =12.011 AMU/Atom × 6.02214076 × 10^23 Άτομα/mole ≈ 12.011 g/mol

Ως εκ τούτου, η μάζα 1 mole του άνθρακα είναι περίπου 12,011 γραμμάρια.

Αυτή η διαδικασία μπορεί να εφαρμοστεί για τον προσδιορισμό της γραμμομοριακής μάζας οποιουδήποτε στοιχείου, λαμβάνοντας υπόψη την ισοτοπική του σύνθεση και τη χρήση ακριβών τεχνικών όπως η φασματομετρία μάζας. Η μοριακή μάζα είναι μια θεμελιώδης ιδιότητα που χρησιμοποιείται σε διάφορους χημικούς υπολογισμούς, συμπεριλαμβανομένης της στοιχειομετρίας και καθορίζοντας την ποσότητα ουσίας σε χημικές αντιδράσεις.