Atominės masės, izotopų gausa ir sudėtis

Atskirti dalelių skaičių nuo išmatuotos masės

Masės skaičius A yra sveikasis skaičius, nurodantis protonų ir neutronų skaičių viename branduolyje. Atominė masė yra atomo masė; patogus jos vienetas yra daltonas, Da, dar vadinamas unifikuotuoju atominės masės vienetu, u. Vienas daltonas apibrėžiamas kaip viena dvyliktoji laisvo neutralaus anglies-12 atomo, esančio ramybės ir pagrindinės būsenos, masės. Daltonais išreikštos atominės masės paprastai nėra lygios sveikiesiems masės skaičiams.

Santykinė atominė masė yra atominės masės ir šio atskaitos vieneto santykis, todėl ji yra bedimensis dydis. Taigi ta pati skaitinė vertė gali būti užrašyta kaip „35.45 Da“, kai kalbama apie vidutinę atominę masę, ir kaip „35.45“, kai kalbama apie atitinkamą santykinę atominę masę. Nurodykite, kurį dydį turite omenyje. Periodinėje lentelėje pateikta santykinės atominės masės vertė dažnai reiškia pagal izotopų dalis svertinį vidurkį, o ne vieno izotopo masę.

Kiekvieną masę sverti pagal izotopo dalį

Tarkime, kad konkrečiam chloro mėginiui naudojamos reprezentatyvios izotopų dalys: 0.7576 chlorui-35 ir 0.2424 chlorui-37. Šių dalių suma lygi vienetui. Naudojant apytiksles izotopų mases 34.968852682 Da ir 36.965902602 Da, mėginio vidutinė atominė masė apskaičiuojama pirmąją masę padauginus iš 0.7576 ir pridėjus antrąją masę, padaugintą iš 0.2424. Gausiau paplitęs izotopas turi didesnę įtaką vidurkiui.

Rezultatas yra maždaug 35.45294 Da; atliekant įvadinį skaičiavimą jis dažnai suapvalinamas iki 35.45 Da. Tai pagal atomų skaičių svertinis vidurkis, o ne pagal atskirai pasvertų porcijų mases svertinis vidurkis. Vienodi svoriai tiktų tik tada, jei izotopų atomų skaičiaus dalys būtų vienodos. Visada aiškiai nurodykite dalis ir šaltinį.

Vidurkis nesukuria trečio izotopo

Šiame dviejų izotopų pavyzdyje nė vieno atskiro chloro atomo masė nėra lygi apskaičiuotai vidutinei masei 35.45294 Da. Kiekvieno atomo masė yra jo izotopo masė, o mėginio vidurkis yra tarp šių masių. Vidurkis apibendrina visumą. Tai toks pat matematinis skirtumas kaip ir tai, kad dviejų skirtingų matavimo rezultatų vidurkis nebūtinai sutampa su kuriuo nors atskiru rezultatu.

Svarbus ir skirtumas tarp izotopo masės ir masės skaičiaus. Chloro-35 masė nėra tiksliai 35 Da. Išmatuotas izotopų mases pakeisti 35 ir 37 gali būti naudinga apytiksliam pavyzdžiui, tačiau taip gaunamas kitoks artinys, ir tai reikėtų aiškiai pažymėti. Kai skaičiavimo užduotyje pateikti tikslūs pradiniai duomenys, juos ir naudokite.

Nurodyti mėginį ir apvalinimą

Natūralios izotopų dalys skirtingose medžiagose gali skirtis. CIAAW chlorui nurodo standartinės santykinės atominės masės intervalą [35.446, 35.457], atspindintį šį kintamumą. Pirmiau naudotos reprezentatyvios dalys apibūdina vieną konkrečiam šaltiniui būdingą pavyzdį, o ne tikslias universalias proporcijas kiekviename chloro mėginyje. Lentelėje pateiktą vertę ar intervalą reikia suprasti atsižvelgiant į nurodytą paskirtį.

Formulės masė apskaičiuojama sudedant ją sudarančių atomų mases, atsižvelgiant į formulėje nurodytus atomų skaičius. Naudojant pateiktas vertes H = 1.008 Da ir O = 16.00 Da, apskaičiuota H₂O masė prieš galutinį apvalinimą yra 2(1.008) + 16.00 = 18.016 Da. Kitame skyriuje tokios masių sumos susiejamos su moline mase ir laboratorijoje naudojamais medžiagos kiekiais. Nepainiokite mažų dalelių masės vieneto su gramais moliui.

Išnagrinėti pavyzdžiai

Pabandykite patys

1. Ar masės skaičius A turi vienetą Da?

   Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

   Ne.

   Tai bedimensis sveikasis skaičius, nurodantis protonų ir neutronų skaičių.

2. Dviejų izotopų masės yra 10 Da ir 12 Da, o kiekvieno izotopo atomų skaičiaus dalis yra 0.5. Kokia jų vidutinė masė?

   Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

   11 Da.

   Svertinis vidurkis yra 10 × 0.5 + 12 × 0.5. Šiuo išgalvotu aritmetiniu pavyzdžiu neteigiama, kad jis apibūdina konkretų realų elementą.

3. Ar vieno chloro atomo masė būtinai turi būti tiksliai lygi mėginio vidutinei masei?

   Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

   Ne.

   Vidurkis apibūdina atomų visumą; kiekvieno atomo masė priklauso nuo jo izotopo.

4. Naudodami H = 1.008 Da ir O = 16.00 Da, pateikite nesuapvalintą H₂O formulės masės sumą.

   Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

   18.016 Da.

   Dviejų vandenilio atomų ir vieno deguonies atomo masių indėliai sudaro 2 × 1.008 + 16.00.

Ką verta įsidėmėti

• Masės skaičius yra dalelių skaičius, o atominė masė yra masė.
• Santykinė atominė masė yra bedimensis dydis.
• Mėginio vidurkis apskaičiuojamas naudojant izotopų dalis pagal atomų skaičių kaip svorius.
• Išlaikykite nurodytus pradinius duomenis, izotopinės sudėties taikymo ribas ir apvalinimą.