Κατανόηση της ατομικής μάζας:Ορισμός, εξαρτήματα και υπολογισμός

Βασικές έννοιες

Σε αυτό το άρθρο θα μάθετε για τα διάφορα πράγματα που συμβάλλουν στην ατομική μάζα. Τι αποτελείται από ένα άτομο και πώς να προσδιορίσετε τις ατομικές μάζες.

Θέματα που καλύπτονται σε άλλα άρθρα

• Τι είναι το ισότοπο;
• Αφθονία ισοτόπων και μέση ατομική μάζα
• Υπολογισμός ποσοστού κατά βάρος
• Πώς να υπολογίσετε και να βρείτε τη μοριακή μάζα

Εισαγωγή στον αριθμό ατομικής μάζας

Τα άτομα οποιουδήποτε στοιχείου περιέχουν μια ορισμένη ποσότητα πρωτονίων. Τα πρωτόνια μέσα στον πυρήνα ενός ατόμου είναι αυτά που κάνουν ένα στοιχείο στοιχείο. Πρώην. Όλα τα άτομα με ένα πρωτόνιο είναι άτομα υδρογόνου. Στη χημεία η ποσότητα των πρωτονίων σε ένα άτομο αναφέρεται ως ο ατομικός του αριθμός. Αυτό συνήθως υποδηλώνεται με το γράμμα "Z". Ένα άτομο συνήθως αποτελείται από πρωτόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια, αλλά επειδή τα ηλεκτρόνια είναι γενικά τόσο μικρά, μόνο τα πρωτόνια και τα νετρόνια αντιπροσωπεύουν τη μάζα ενός στοιχείου. Ο αριθμός των πρωτονίων, Z , και ο αριθμός των νετρονίων αποτελεί τον μαζικό αριθμό, που συμβολίζεται ως το γράμμα A . Αυτό χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό ενός μαζικού αριθμού ατόμων.

μαζικός αριθμός (A) =πρωτόνια + νετρόνια

Εάν γνωρίζετε πόσα νετρόνια έχει ένα άγνωστο στοιχείο (κάτι που κανονικά θα κάνατε από τον περιοδικό πίνακα), μπορείτε πάντα να υπολογίσετε τον αριθμό των πρωτονίων και επειδή τα πρωτόνια δεν διαφέρουν ποτέ σε ένα στοιχείο, μπορείτε να καταλάβετε την ταυτότητα του άγνωστου στοιχείου.

Κοιτάξτε αυτό το παράδειγμα του στοιχείου Σίδηρος (Fe). Ο σίδηρος έχει 26 πρωτόνια και αν χρησιμοποιήσουμε τον τύπο

αριθμός μάζας =πρωτόνια + νετρόνια

Διαπιστώνουμε ότι ο Fe έχει περίπου 30 νετρόνια στον πυρήνα του.

Ισότοπα

Για να κατανοήσουμε πλήρως την ατομική μάζα, πρέπει πρώτα να κατανοήσουμε τα ισότοπα. Αφού μάθαμε πριν ότι ο αριθμός των πρωτονίων στον πυρήνα ενός ατόμου ΔΕΝ ΜΠΟΡΕΙ διαφέρουν αν πρόκειται να παραμείνει ως το ίδιο στοιχείο, αλλά ο αριθμός των νετρονίων που οι επιστήμονες μπόρεσαν να ανακαλύψουν κάτι γνωστό ως ισότοπα. Ο Frederick Soddy και ο Ernest Rutherford διαπίστωσαν ότι ορισμένα στοιχεία εμφάνιζαν παρόμοιες χημικές ιδιότητες αλλά ελαφρώς μεταβαλλόμενες ατομικές μάζες, γεγονός που τους οδήγησε στην ανακάλυψη ισοτόπων.

Τα ισότοπα είναι απλά άτομα του ίδιου στοιχείου που έχουν τον ίδιο αριθμό πρωτονίων (που σημαίνει ότι έχουν τις ίδιες χημικές ιδιότητες) αλλά είχαν διαφορετικό αριθμό νετρονίων. Τα νετρόνια είναι υποατομικά σωματίδια με βάρος παρόμοιο με αυτό ενός πρωτονίου αλλά δεν έχουν ηλεκτρικό φορτίο. Δεδομένου ότι τα ισότοπα ενός στοιχείου έχουν τον ίδιο αριθμό πρωτονίων, μοιράζονται τον ίδιο ατομικό αριθμό, Z , και βρίσκονται στην ίδια θέση του περιοδικού πίνακα.

Είναι σημαντικό να θυμάστε ότι ο αριθμός των ηλεκτρονίων είναι αυτά που καθορίζουν τη χημική συμπεριφορά ενός στοιχείου. Η διάταξη των ηλεκτρονίων στα ισότοπα του ίδιου στοιχείου παραμένει η ίδια.

Ποσοστό αφθονίας

Η εκατοστιαία αφθονία αναφέρεται στην αναλογία ενός ισοτόπου σε ένα δείγμα του συγκεκριμένου στοιχείου. Είναι Είναι σημαντικό να θυμόμαστε ότι τα περισσότερα στοιχεία υπάρχουν ως μείγμα πολλαπλών ισοτόπων που έχουν διαφορετικές μάζες. Η εκατοστιαία αφθονία είναι χρήσιμη για την έκφραση της πραγματικής αφθονίας κάθε ισοτόπου στη φυσική εμφάνιση αυτού του στοιχείου.

Η ατομική μάζα, που μερικές φορές αναφέρεται ως ατομικό βάρος, είναι απλώς ένας μέσος όρος των διαφορετικών μαζών ενός στοιχείου. Αυτός ο αριθμός έχει συνήθως μονάδες amu ή u. Η ατομική μάζα ενός ισοτόπου ενός στοιχείου είναι το άθροισμα των υποατομικών σωματιδίων αυτών των ισοτόπων:πρωτόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια (συνήθως αμελητέας μάζας.)

Κάθε μία από τις ατομικές μάζες, ο αριθμός κάτω από ένα στοιχείο, είναι απλώς ένας σταθμισμένος μέσος όρος των μαζών κάθε ισοτόπου αυτού του στοιχείου. Επειδή η ποσοστιαία αφθονία καθενός από αυτά τα ισότοπα ποικίλλει στη φύση, υπάρχει ένας συγκεκριμένος τύπος για τον υπολογισμό της συνολικής ατομικής μάζας ενός στοιχείου:

Ατομική μάζα =(Ισότοπο1 x Αφθονία1) + (Ισότοπο2 x Αφθονία2) +……

Σε αυτόν τον τύπο "Ισότοπο" είναι η μάζα αυτού του συγκεκριμένου ισοτόπου και η αφθονία είναι η κλασματική ή ποσοστιαία αφθονία αυτού του ισοτόπου στη φύση.

Carbon-12

Ο άνθρακας-12 είναι ένα συγκεκριμένο ισότοπο άνθρακα, είναι πολύ σημαντικό για τον προσδιορισμό των ατομικών μαζών άλλων στοιχείων. Το amu ορίζεται ως το ένα δωδέκατο της μάζας ενός ατόμου άνθρακα-12.

Το άτομο άνθρακα 12 είναι τόσο σημαντικό γιατί είναι ακριβώς 12 amu . Αυτό παρέχει στους επιστήμονες ένα πρότυπο για τη μέτρηση της μάζας άλλων ατόμων και μορίων. Η επιλογή να χρησιμοποιηθεί ο άνθρακας-12 ως αυτό το πρότυπο έγινε επειδή είναι χημικά σταθερός και έχει μια ακέραια τιμή για την ατομική του μάζα.