Атомдық массаны есептеудің 3 әдісі

2024 Автор: Jason Gerald | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-19 22:13

Атомдық массасы бұл бір атомдағы немесе молекуладағы барлық протондардың, нейтрондардың және электрондардың қосындысы. Электронның массасы соншалықты аз, оны елемеуге және есепке алмауға болады. Техникалық қате болса да, атомдық масса термині элементтің барлық изотоптарының орташа атомдық массасына қатысты жиі қолданылады. Бұл екінші анықтама - бұл салыстырмалы атомдық массасы, ол сондай -ақ белгілі атомдық салмақ элемент. Атомдық салмақ бір элементтің табиғи түрде пайда болатын изотоптарының орташа массасын ескереді. Химиктер өз жұмысына басшылық ету үшін атомдық массаның осы екі түрін ажырата білуі керек - мысалы, атомдық массаның қате мәні эксперимент нәтижелерін дұрыс есептемеуге әкелуі мүмкін.

Қадам

3 -ші әдіс 1: Периодтық жүйеде атомдық массаны оқу

Қадам 1. Атомдық массаны қалай көрсету керектігін түсіну

Атомдық масса - бұл атомның немесе молекуланың массасы. Атомдық массаны стандартты SI массалық бірліктермен көрсетуге болады - грамм, килограмм және т.б. Алайда, бұл массаларда көрсетілген атом массасы өте аз болғандықтан, атомдық масса көбінесе құрама атомдық массалық бірліктерде (әдетте қысқартылған u немесе amu) өрнектеледі. Бір атомдық масса бірлігі үшін стандарт-көміртегі-12 изотопының стандартты массасының 1/12 бөлігі.

Атомдық масса бірлігі элементтің немесе молекуланың бір молінің массасын граммен көрсетеді. Бұл практикалық есептеулерде өте пайдалы қасиет, себебі бұл қондырғы массалар мен мольдердің бір түрдегі атомдар мен молекулалар арасындағы түрлендіруді жеңілдетеді

Қадам 2. Периодтық жүйедегі атомдық массаны табыңыз

Мерзімді кестелердің көпшілігінде әрбір элементтің салыстырмалы атомдық массасы (атомдық салмағы) келтірілген. Бұл масса әрқашан кестеде элементтер торының төменгі жағында, бір немесе екі әріпті оқитын химиялық таңбаның астында сан ретінде жазылады. Бұл сан әдетте бүтін сан емес, ондық бөлшек түрінде беріледі.

Периодтық кестеде көрсетілген салыстырмалы атомдық массалар байланысты элементтердің орташа мәндері екенін ескеріңіз. Химиялық элементтердің әр түрлі изотоптары бар - атом ядросынан бір немесе бірнеше нейтронды қосу немесе азайту есебінен массасы әр түрлі химиялық формалар. Осылайша, периодтық кестеде көрсетілген салыстырмалы атомдық массаны белгілі бір элементтің атомдары үшін орташа мән ретінде қолдануға болады, бірақ жоқ элементтің бір атомының массасы ретінде.
Атомдар мен молекулалардың молярлық массаларын есептеу үшін салыстырмалы атомдық массалар, мысалы периодтық кестеде кездесетіндер қолданылады. Периодтық жүйедегідей аму түрінде көрсетілген атомдық массаның техникалық бірлігі жоқ. Алайда, атомдық массаны 1 г/мольге көбейту бізге элементтің молярлық массасы үшін қолдануға болатын мөлшерді береді - элементтің бір моль атомының массасы (граммен).

Қадам 3. Периодтық жүйедегі мәндер элемент үшін орташа атомдық массалар екенін түсініңіз

Жоғарыда айтылғандай, периодтық кестеде әрбір элемент үшін көрсетілген салыстырмалы атомдық массасы атомның барлық изотоптарының орташа мәні болып табылады. Бұл орташа мән көптеген практикалық есептеулер үшін маңызды - мысалы, бірнеше атомнан тұратын молекуланың молярлық массасын есептеу. Алайда, жекелеген атомдармен жұмыс жасағанда бұл сан кейде жеткіліксіз болады.

Периодтық кестедегі мән кез келген атомдық массаның дәл мәні емес, себебі ол изотоптардың бірнеше түрінің орташа мәні болып табылады.
Жеке атомдар үшін атомдық массалар бір атомдағы протондар мен нейтрондардың нақты санын ескере отырып есептелуі керек.

3 -ші әдіс 2: Жеке атомдар үшін атомдық массаны есептеу

Қадам 1. Элементтің немесе изотоптың атомдық нөмірін табыңыз

Атом нөмірі - бұл элементтегі протондар саны және олардың саны өзгермейді. Мысалы, барлық сутегі атомдарында және тек сутегі атомдарында бір протон болады. Натрийдің атомдық нөмірі 11, себебі оның ядросында он бір протон бар, ал оттегінің атомдық саны 8, себебі оның ядросында сегіз протон бар. Кез келген элементтің атомдық нөмірін периодтық кестеден - кез келген стандартты периодтық кестеден табуға болады. Атом нөмірі - бұл бір немесе екі әріпті оқитын химиялық таңбаның үстіндегі сан. Бұл сан әрқашан оң бүтін сан.

Мысалы, біз көміртек атомдарымен жұмыс жасаймыз. Көміртектің әрқашан алты протоны болады. Сонымен, біз оның атомдық нөмірі 6 екенін білеміз. Сонымен қатар, біз көміртектің (C) ұяшығының жоғарғы жағында «6» саны бар екенін периодтық кестеден көреміз, бұл көміртектің атомдық саны алты екенін көрсетеді.
Периодтық кестеде жазылғандықтан, элементтің атомдық нөмірі оның салыстырмалы атомдық массасына тікелей әсер етпейтінін ескеріңіз. Атомның атомдық массасы оның атомдық санынан екі есе көп болуы мүмкін сияқты (әсіресе периодтық кестенің жоғарғы жағындағы элементтердің арасында), атомдық массаны ешқашан элементтің атомдық санын екіге көбейту арқылы есептемейді.

2 -қадам. Ядродағы нейтрондардың санын табыңыз

Нейтрондардың саны белгілі бір элементтің атомдары үшін әр түрлі болуы мүмкін. Протон саны мен нейтрон саны әр түрлі екі атом бірдей элемент болғанымен, олар элементтің әр түрлі изотоптары. Ешқашан өзгермейтін элементтегі протондар санынан айырмашылығы, берілген элементтің атомдарындағы нейтрондардың саны өзгеруі мүмкін, сондықтан элементтің орташа атомдық массасы екі бүтін сан арасындағы ондық мән ретінде ұсынылуы керек.

Нейтрондардың санын элементтің изотопын анықтау арқылы анықтауға болады. Мысалы, көміртек-14-көміртегі-12-нің табиғи түрде кездесетін радиоактивті изотопы. Элемент белгісінің алдында жоғарғы жағында (жоғарғы жолда) аз сан берілген изотоптарды жиі көресіз: ¹⁴C. Нейтрондар саны изотоптар санынан протондар санын алып тастау арқылы есептеледі: 14 - 6 = 8 нейтрон.
Біз жұмыс істейтін көміртек атомында алты нейтрон бар делік.¹²С) Бұл көміртектің ең көп таралған изотопы, ол барлық көміртек атомдарының 99% құрайды. Алайда көміртек атомдарының шамамен 1% -ында 7 нейтрон бар (¹³С) 6 немесе 7 нейтроны бар көміртек атомдарының басқа түрлері өте аз.

3 -қадам. Протон мен нейтронды санаңыз

Бұл атомның атомдық массасы. Ядрода айналатын электрондардың саны туралы алаңдамаңыз - аралас массасы соншалықты аз, сондықтан практикалық жағдайларда бұл масса сіздің жауабыңызға әсер етпейді.

Біздің көміртек атомында 6 протон + 6 нейтрон = 12. Бұл көміртек атомының атомдық массасы-12. Алайда, егер атом көміртегі-13 изотопы болса, онда бізде 6 протон + 7 нейтрон = атомдық салмақ бар екенін білеміз. 13 -тен.
Көміртек-13-тің нақты атомдық салмағы 13,003355 құрайды және бұл салмақ дәлірек, себебі ол эксперименталды түрде анықталды.
Атомдық массасы элементтің изотоптарының санына тең. Негізгі есептеу мақсаттары үшін изотоптардың саны атомдық массаға тең. Эксперименттік жолмен анықталған кезде, электрон массасының өте аз үлес қосуына байланысты атомдық массасы изотоптар санынан сәл артық болады.

3 -ші әдіс 3: Элементтің салыстырмалы атомдық массасын (атомдық салмағын) есептеу

Қадам 1. Үлгіде бар изотоптарды анықтаңыз

Химиктер көбінесе масс -спектрометр деп аталатын арнайы құралдың көмегімен үлгінің салыстырмалы изотоптық пропорциясын анықтайды. Алайда, студенттер мен колледж студенттеріне арналған химия сабақтарында бұл ақпарат сізге көбінесе ғылыми зерттеулерде анықталған бағалар түрінде мектеп тестілерінде және т.б.

Біздің мақсатымыз үшін біз көміртегі-12 және көміртегі-13 изотоптарымен жұмыс жасаймыз делік

Қадам 2. Үлгідегі әрбір изотоптың салыстырмалы көптігін анықтаңыз

Берілген элементте әр түрлі пропорцияда әр түрлі изотоптар пайда болады. Бұл пропорция әрдайым дерлік пайызбен белгіленеді. Кейбір изотоптардың пропорциялары өте ортақ, ал басқалары өте сирек кездеседі - кейде өте сирек, бұл пропорцияларды әрең анықтауға болады. Бұл ақпаратты масс -спектрометрия немесе анықтамалықтар арқылы анықтауға болады.

Көміртек-12 молдығы 99% және көміртегі-13 молшері 1% делік. Басқа көміртек изотоптары бар, бірақ мұндай мысалда оларды елемеуге болатын аз мөлшерде

3 -қадам. Әр изотоптың атомдық массасын үлгідегі үлесіне көбейтіңіз

Әрбір изотоптың атомдық массасын пайыздық көптігіне көбейту (ондық бөлшекпен жазылған). Процентті ондық бөлшекке айналдыру үшін пайызды 100 -ге бөлу жеткілікті. Ондық бөлшекке ауыстырылған пайыздар саны әрқашан 1 болады.

Біздің үлгіде көміртегі-12 және көміртегі-13 бар. Егер көміртегі-12 сынаманың 99% -ын, ал көміртегі-13 үлгінің 1% -ын құраса, 12 (көміртектің атомдық массасы-12) 0,99-ға және 13-ке (көміртектің атомдық массасы-13) 0,01-ге көбейтіңіз.
Анықтамалықтар сізге элементтің изотоптарының барлық белгілі мөлшеріне негізделген пайыздық пропорцияларды береді. Химия оқулықтарының көпшілігі бұл ақпаратты кітаптың артындағы кестеге енгізеді. Масс -спектрометр сонымен қатар сыналатын үлгінің үлесін анықтай алады.

Қадам 4. Нәтижелерді қосыңыз

Алдыңғы қадамда жасаған көбейту нәтижелерін қосыңыз. Бұл соманың нәтижесі - сіздің элементіңіздің салыстырмалы атомдық массасы - сіздің элементіңіздің изотоптарының атомдық массаларының орташа мәні. Элементтің арнайы изотоптары емес, жалпы элементтерді талқылау кезінде бұл мән қолданылады.