Atomová hmotnost je součet všech protonů, neutronů a elektronů v jednom atomu nebo molekule. Hmotnost elektronu je tak malá, že ji lze ignorovat a nebrat ji v úvahu. Ačkoli je to technicky nesprávné, termín atomová hmotnost je také často používán k označení průměrné atomové hmotnosti všech izotopů prvku. Tato druhá definice je ve skutečnosti relativní atomová hmotnost, která je také známá jako atomová hmotnost prvek. Atomová hmotnost bere v úvahu průměrnou hmotnost přirozeně se vyskytujících izotopů stejného prvku. Chemici musí při vedení své práce rozlišovat mezi těmito dvěma typy atomové hmotnosti - například nesprávná hodnota atomové hmotnosti může vést k nesprávnému výpočtu experimentálních výsledků.
Krok
Metoda 1 ze 3: Čtení atomové hmotnosti v periodické tabulce
Krok 1. Pochopte, jak reprezentovat atomovou hmotnost
Atomová hmotnost je hmotnost atomu nebo molekuly. Atomovou hmotnost lze vyjádřit ve standardních hmotnostních jednotkách SI - gramy, kilogramy atd. Protože je však atomová hmotnost při vyjádření v těchto jednotkách velmi malá, je atomová hmotnost často vyjádřena ve složených jednotkách atomové hmotnosti (obvykle zkráceně u nebo amu). Standard pro jednu atomovou hmotnostní jednotku je 1/12 hmotnosti standardního izotopu uhlíku-12.
Atomová hmotnostní jednotka vyjadřuje hmotnost jednoho molu prvku nebo molekuly v gramech. Toto je velmi užitečná vlastnost v praktických výpočtech, protože tato jednotka usnadňuje převod mezi hmotami a moly množství atomů nebo molekul stejného druhu
Krok 2. Najděte atomovou hmotnost v periodické tabulce
Většina periodických tabulek uvádí relativní atomovou hmotnost (atomovou hmotnost) každého prvku. Tato hmotnost je téměř vždy uvedena jako číslo ve spodní části mřížky prvků v tabulce, pod chemickým symbolem, který čte jedno nebo dvě písmena. Toto číslo je obvykle reprezentováno jako desetinné místo celé číslo.
- Všimněte si, že relativní atomové hmotnosti uvedené v periodické tabulce jsou průměrné hodnoty souvisejících prvků. Chemické prvky mají různé izotopy - chemické formy, které mají různé hmotnosti v důsledku přidání nebo odečtení jednoho nebo více neutronů z atomového jádra. Relativní atomovou hmotnost uvedenou v periodické tabulce lze tedy použít jako průměrnou hodnotu pro atomy konkrétního prvku, ale Ne jako hmotnost jednoho atomu prvku.
- Relativní atomové hmotnosti, jako jsou ty, které se nacházejí v periodické tabulce, se používají k výpočtu molárních hmotností atomů a molekul. Atomová hmotnost, pokud je reprezentována v amu jako v periodické tabulce, technicky nemá žádné jednotky. Vynásobení atomové hmotnosti 1 g/mol nám však poskytne množství, které lze použít pro molární hmotnost prvku - hmotnost (v gramech) jednoho molu atomu prvku.
Krok 3. Pochopte, že hodnoty v periodické tabulce jsou průměrné atomové hmotnosti prvku
Jak již bylo vysvětleno, relativní atomová hmotnost uvedená pro každý prvek v periodické tabulce je průměrná hodnota všech izotopů atomu. Tento průměr je důležitý pro mnoho praktických výpočtů - například pro výpočet molární hmotnosti molekuly sestávající z několika atomů. Při práci s jednotlivými atomy však tento počet někdy nestačí.
- Hodnota v periodické tabulce není přesná hodnota pro žádnou jednotlivou atomovou hmotnost, protože je průměrem několika různých typů izotopů.
- Atomové hmotnosti pro jednotlivé atomy je třeba vypočítat s přihlédnutím k přesnému počtu protonů a neutronů v jednom atomu.
Metoda 2 ze 3: Výpočet atomové hmotnosti pro jednotlivé atomy
Krok 1. Najděte atomové číslo prvku nebo izotopu
Atomové číslo je počet protonů v prvku a nemá proměnlivé číslo. Například všechny atomy vodíku a pouze atomy vodíku mají jeden proton. Sodík má atomové číslo 11, protože jeho jádro má jedenáct protonů, zatímco kyslík má atomové číslo 8, protože jeho jádro má osm protonů. Atomové číslo libovolného prvku najdete v periodické tabulce - téměř v každé standardní periodické tabulce. Atomové číslo je číslo nad chemickým symbolem, které obsahuje jedno nebo dvě písmena. Toto číslo je vždy kladné celé číslo.
- Předpokládejme, že pracujeme s atomy uhlíku. Uhlík má vždy šest protonů. Víme tedy, že jeho atomové číslo je 6. V periodické tabulce také vidíme, že pole pro uhlík (C) má v horní části číslo „6“, což znamená, že atomové číslo uhlíku je šest.
- Všimněte si, že atomové číslo prvku nemá žádný přímý vliv na jeho relativní atomovou hmotnost, jak je zapsáno v periodické tabulce. I když se zdá pravděpodobné, že atomová hmotnost atomu je dvojnásobkem jeho atomového čísla (zejména mezi prvky v horní části periodické tabulky), atomová hmotnost se nikdy nepočítá vynásobením atomového čísla prvku dvěma.
Krok 2. Zjistěte počet neutronů v jádře
Počet neutronů se může u atomů konkrétního prvku lišit. Ačkoli dva atomy se stejným počtem protonů a rozdílným počtem neutronů jsou stejný prvek, jedná se o různé izotopy prvku. Na rozdíl od počtu protonů v prvku, který se nikdy nemění, se počet neutronů v atomech daného prvku může lišit, takže průměrná atomová hmotnost prvku musí být reprezentována jako desetinná hodnota mezi dvěma celými čísly.
- Počet neutronů lze určit určením izotopu prvku. Například uhlík-14 je přirozeně se vyskytující radioaktivní izotop uhlíku-12. Před symbolem prvku často uvidíte izotopy přiřazené malým číslem nahoře (horní index): 14C. Počet neutronů se vypočítá odečtením počtu protonů od počtu izotopů: 14 - 6 = 8 neutronů.
- Předpokládejme, že atom uhlíku, se kterým pracujeme, má šest neutronů (12C). Jedná se o nejběžnější izotop uhlíku, který tvoří téměř 99% všech atomů uhlíku. Přibližně 1% atomů uhlíku má 7 neutronů (13C). Ostatní typy atomů uhlíku, které mají více nebo méně než 6 nebo 7 neutronů, jsou velmi málo početné.
Krok 3. Sečtěte počty protonů a neutronů
Toto je atomová hmotnost atomu. Nebojte se počtu elektronů obíhajících kolem jádra - kombinovaná hmotnost je tak malá, že ve většině praktických případů tato hmotnost ve skutečnosti neovlivní vaši odpověď.
- Náš atom uhlíku má 6 protonů + 6 neutronů = 12. Atomová hmotnost tohoto konkrétního atomu uhlíku je 12. Pokud je však atom izotopem uhlíku-13, víme, že atom má 6 protonů + 7 neutronů = atomová hmotnost ze 13.
- Skutečná atomová hmotnost uhlíku-13 je 13 003 355 a tato hmotnost je přesnější, protože byla stanovena experimentálně.
- Atomová hmotnost se téměř rovná počtu izotopů prvku. Pro základní účely výpočtu je počet izotopů roven atomové hmotnosti. Při experimentálním stanovení je atomová hmotnost o něco větší než počet izotopů kvůli velmi malému hmotnostnímu příspěvku elektronů.
Metoda 3 ze 3: Výpočet relativní atomové hmotnosti (atomové hmotnosti) prvku
Krok 1. Určete izotopy přítomné ve vzorku
Chemici často určují relativní izotopické proporce ve vzorku pomocí speciálního přístroje nazývaného hmotnostní spektrometr. Na hodinách chemie pro studenty a vysokoškoláky vám však tyto informace často dávají ve školních testech atd. Ve formě známek, které byly stanoveny ve vědecké literatuře.
Pro naše účely řekněme, že pracujeme s izotopy uhlík-12 a uhlík-13
Krok 2. Určete relativní zastoupení každého izotopu ve vzorku
V daném prvku se různé izotopy vyskytují v různých poměrech. Tento podíl je téměř vždy označován jako procento. Některé izotopy mají velmi běžné proporce, zatímco jiné jsou extrémně vzácné - někdy tak vzácné, že tyto proporce jsou stěží detekovatelné. Tyto informace lze určit pomocí hmotnostní spektrometrie nebo z referenčních knih.
Předpokládejme, že množství uhlíku-12 je 99% a množství uhlíku-13 je 1%. Jiné izotopy uhlíku existují, ale v tak malých množstvích, že je lze v tomto příkladu problému zanedbávat
Krok 3. Vynásobte atomovou hmotnost každého izotopu jeho podílem ve vzorku
Vynásobte atomovou hmotnost každého izotopu jeho procentuální četností (psanou v desítkové soustavě). Chcete -li procenta převést na desetinné číslo, jednoduše je vydělte 100. Počet procent, které byly převedeny na desítkové číslo, bude vždy 1.
- Náš vzorek obsahuje uhlík-12 a uhlík-13. Pokud uhlík-12 tvoří 99% vzorku a uhlík-13 tvoří 1% vzorku, vynásobte 12 (atomová hmotnost uhlíku-12) 0,99 a 13 (atomová hmotnost uhlíku-13) 0,01.
- Referenční knihy vám poskytnou procentuální proporce na základě všech známých množství izotopů prvku. Většina učebnic chemie obsahuje tyto informace v tabulce na zadní straně knihy. Hmotnostní spektrometr může také určit podíl testovaného vzorku.
Krok 4. Sečtěte výsledky
Sečtěte výsledky násobení, které jste provedli v předchozím kroku. Výsledkem tohoto součtu je relativní atomová hmotnost vašeho prvku - průměr atomových hmot izotopů vašeho prvku. Při diskusi o prvcích obecně a ne o konkrétních izotopech prvku se používá tato hodnota.
