Průměrná atomová hmotnost není přímým měřítkem jednoho atomu. Tato hmotnost je průměrná hmotnost na atom obecného vzorku konkrétního prvku. Pokud byste dokázali vypočítat hmotnost jedné miliardtiny atomu, mohli byste tuto hodnotu vypočítat stejným způsobem jako jakýkoli jiný průměr. Naštěstí existuje jednodušší způsob výpočtu atomové hmotnosti, který je založen na známých datech ze vzácností různých izotopů.
Krok
Část 1 ze 2: Výpočet průměrné atomové hmotnosti
Krok 1. Pochopte izotopy a atomové hmotnosti
Většina prvků se přirozeně vyskytuje v různých formách, nazývaných izotopy. Hmotnostní číslo každého izotopu je počet protonů a neutronů v jeho jádru. Každý proton a neutron váží 1 jednotku atomové hmotnosti (amu). Jediným rozdílem mezi dvěma izotopy prvku je počet neutronů na atom, který ovlivňuje atomovou hmotnost. Prvky však mají vždy stejný počet protonů.
- Průměrná atomová hmotnost prvku je ovlivněna změnami v počtu jeho neutronů a představuje průměrnou hmotnost na atom v obecném vzorku prvku.
- Například elementární stříbro (Ag) má 2 přirozeně se vyskytující izotopy, a to Ag-107 a Ag-109 (nebo). 107Ag a 109Ag). Izotopy jsou pojmenovány na základě jejich „hmotnostního čísla“nebo počtu protonů a neutronů v atomu. To znamená, že Ag-109 má o 2 neutrony více než Ag-107, takže jeho hmotnost je o něco větší.
Krok 2. Všimněte si hmotnosti každého izotopu
Pro každý izotop potřebujete 2 typy dat. Tato data najdete v učebnicích nebo na internetových zdrojích, jako je webelements.com. První data jsou atomová hmotnost nebo hmotnost jednoho atomu každého izotopu. Izotopy, které mají více neutronů, mají větší hmotnost.
- Například izotop stříbra Ag-107 má atomovou hmotnost 106, 90509 střední škola (jednotka atomové hmotnosti). Mezitím má izotop Ag-109 o něco větší hmotnost, jmenovitě 108, 90470.
- Poslední dvě desetinná místa se mohou mezi zdroji mírně lišit. Za atomovou hmotnost neuvádějte žádná čísla v závorkách.
Krok 3. Zapište si množství každého izotopu
Tato hojnost ukazuje, jak běžný je izotop, pokud jde o procento všech atomů, které tvoří prvek. Každý izotop je úměrný množství prvku (čím větší je počet izotopů, tím větší je vliv na průměrnou atomovou hmotnost). Tato data najdete ve stejných zdrojích jako atomová hmotnost. Hojnost všech izotopů by měla být 100% (i když kvůli chybám zaokrouhlování může dojít k mírné chybě).
- Izotop Ag-107 má zastoupení 51,86%, zatímco Ag-109 je o něco méně častý s výskytem 48,14%. To znamená, že obecný vzorek stříbra se skládá z 51,86% Ag-107 a 48,14% Ag-109.
- Ignorujte všechny izotopy, jejichž počet není uveden. Takové izotopy se na Zemi přirozeně nevyskytují.
Krok 4. Převeďte procento hojnosti na desetinné číslo
Vydělte procento hojnosti číslem 100, abyste získali stejnou hodnotu v desítkových číslech.
Ve stejném problému je číslo hojnosti 51,86/100 = 0, 5186 a 48, 14/100 = 0, 4814.
Krok 5. Najděte váženou průměrnou atomovou hmotnost stabilního izotopu
Průměrná atomová hmotnost prvku s počtem izotopů n se rovná (Hmotnostizotop 1 * hojnostizotop 1) + (hmotnostizotop 2 * hojnostizotop 2) +… + (Hmotn izotop * hojnostn izotop . Toto je příklad „váženého průměru“, což znamená, že čím více nalezené hmoty (čím větší je její hojnost), tím větší bude mít účinek na výsledek. Zde je návod, jak použít výše uvedený vzorec na stříbro:
-
Průměrná atomová hmotnostAg = (hmotnostSrpna-107 * hojnostSrpna-107) + (hmotnostAg-109 * hojnostAg-109)
=(106, 90509 * 0, 5186) + (108, 90470 * 0, 4814)
= 55, 4410 + 52, 4267
= 107, 8677 střední škola.
- Podívejte se na prvky v periodické tabulce a zkontrolujte svou odpověď. Průměrná atomová hmotnost je obvykle uvedena pod symbolem prvku.
Část 2 ze 2: Použití výsledků výpočtu
Krok 1. Převeďte hmotnost na atomové číslo
Průměrná atomová hmotnost ukazuje vztah mezi hmotností a atomovým číslem v obecném vzorku prvku. To je užitečné v chemických laboratořích, protože přímý výpočet atomového čísla je téměř nemožný, ale výpočet jeho hmotnosti je poměrně snadný. Můžete například zvážit vzorek stříbra a odhadnout, že každých 107,8677 amu jeho hmotnosti obsahuje 1 atom stříbra.
Krok 2. Převést na molární hmotnost
Atomová hmotnostní jednotka je velmi malá. Chemici tedy obvykle váží vzorky v gramech. Naštěstí byl tento koncept definován tak, aby usnadnil převod. Odpověď v g/mol jednoduše vynásobíte průměrnou atomovou hmotností 1 g/mol (molární hmotnostní konstanta). Například 107,8677 gramů stříbra obsahuje v průměru 1 mol atomů stříbra.
Krok 3. Najděte průměrnou molekulovou hmotnost
Vzhledem k tomu, že molekula je souborem atomů, můžete hmotnosti atomů sečíst a vypočítat molekulovou hmotnost. Pokud použijete průměrnou atomovou hmotnost (nikoli hmotnost konkrétního izotopu), výsledkem je průměrná hmotnost molekul přirozeně se nacházejících ve vzorku. Příklad:
- Molekula vody má chemický vzorec H2O. Skládá se tedy ze 2 atomů vodíku (H) a 1 atomu kyslíku (O).
- Vodík má průměrnou atomovou hmotnost 1,00794 amu. Mezitím mají atomy kyslíku průměrnou hmotnost 15 9994 amu.
- Molekulová hmotnost H2Průměrná hodnota O se rovná (1,00794) (2) + 15,9994 = 18,01528 amu, což odpovídá 18,01528 g/mol.
Tipy
- Termín relativní atomová hmotnost je někdy používán jako synonymum pro průměrnou atomovou hmotnost. Mezi těmito dvěma je však malý rozdíl, protože relativní atomová hmotnost nemá žádné jednotky, ale představuje hmotnost vzhledem k atomu uhlíku C-12. Za předpokladu, že při výpočtu průměrné hmotnosti použijete jednotky atomové hmotnosti, jsou tyto dvě hodnoty v podstatě totožné.
- Až na několik zvláštních výjimek mají prvky napravo od periodické tabulky větší průměrnou hmotnost než prvky nalevo. To může být snadný způsob, jak zkontrolovat, zda vaše odpověď dává smysl.
- 1 jednotka atomové hmotnosti je definována jako 1/12 hmotnosti jednoho atomu uhlíku C-12.
- Hojnost izotopů se vypočítá na základě vzorků, které se přirozeně vyskytují na Zemi. Neobvyklé sloučeniny, jako jsou meteority nebo laboratorní vzorky, mohou mít různé poměry izotopů a v důsledku toho i různé průměrné atomové hmotnosti.
- Číslo v závorkách za atomovou hmotností představuje nejistotu poslední číslice. Například atomová hmotnost 1,0173 (4) znamená, že obecný vzorek atomů má hmotnost v rozmezí 1,0173 ± 0,0004. Toto číslo nemusíte používat, pokud o to nejste v problému požádáni.
- Při výpočtu hmotností zahrnujících prvky a sloučeniny použijte průměrnou atomovou hmotnost.
