Атомна маса е сумата от всички протони, неутрони и електрони в един атом или молекула. Масата на електрона е толкова малка, че може да се пренебрегне и да не се вземе предвид. Макар и технически неправилен, терминът атомна маса също често се използва за обозначаване на средната атомна маса на всички изотопи на даден елемент. Това второ определение всъщност е относителна атомна маса, която също е известна като атомно тегло елемент. Атомното тегло отчита средната маса на естествените изотопи на същия елемент. Химиците трябва да правят разлика между тези два типа атомна маса, за да ръководят тяхната работа - например неправилна стойност на атомната маса може да доведе до неправилно изчисляване на експерименталните резултати.
Стъпка
Метод 1 от 3: Четене на атомната маса в периодичната таблица
Стъпка 1. Разберете как да представите атомната маса
Атомната маса е масата на атом или молекула. Атомната маса може да бъде изразена в стандартни единици за маса на SI - грамове, килограми и т.н. Въпреки това, тъй като атомната маса е много малка, когато се изразява в тези единици, атомната маса често се изразява в съставни единици с атомна маса (обикновено съкратено u или amu). Стандартът за една атомна единица маса е 1/12 от масата на стандартния изотоп въглерод-12.
Единицата за атомна маса изразява масата на един мол от елемент или молекула в грамове. Това е много полезно свойство в практическите изчисления, тъй като тази единица улеснява преобразуването между маси и молове на количества атоми или молекули от същия вид
Стъпка 2. Намерете атомната маса в периодичната таблица
Повечето периодични таблици изброяват относителната атомна маса (атомно тегло) на всеки елемент. Тази маса почти винаги е посочена като число в долната част на решетката на елементите в таблицата, под химически символ, който чете буква или две. Това число обикновено се представя като десетична, а не като цяло число.
- Имайте предвид, че относителните атомни маси, изброени в периодичната таблица, са средните стойности на свързаните елементи. Химическите елементи имат различни изотопи - химични форми, които имат различни маси поради добавянето или изваждането на един или повече неутрони от атомното ядро. По този начин относителната атомна маса, посочена в периодичната таблица, може да се използва като средна стойност за атомите на определен елемент, но не като масата на единичен атом на елемента.
- Относителните атомни маси, като тези в периодичната таблица, се използват за изчисляване на моларните маси на атомите и молекулите. Атомната маса, когато е представена в amu, както в периодичната таблица, технически няма единици. Въпреки това, умножаването на атомната маса с 1 g/mol ни дава количество, което може да се използва за моларната маса на елемента - масата (в грамове) на един мол от атом на елемента.
Стъпка 3. Разберете, че стойностите в периодичната таблица са средните атомни маси за елемент
Както вече беше обяснено, относителната атомна маса, посочена за всеки елемент в периодичната таблица, е средната стойност на всички изотопи на атома. Тази средна стойност е важна за много практически изчисления - например изчисляване на моларната маса на молекула, състояща се от няколко атома. При работа с отделни атоми обаче този брой понякога не е достатъчен.
- Стойността в периодичната таблица не е точна стойност за всяка единична атомна маса, тъй като е средно за няколко различни типа изотопи.
- Атомните маси за отделни атоми трябва да бъдат изчислени, като се вземе предвид точния брой протони и неутрони в един атом.
Метод 2 от 3: Изчисляване на атомна маса за отделни атоми
Стъпка 1. Намерете атомния номер на елемента или изотопа
Атомният номер е броят на протоните в даден елемент и няма различен брой. Например, всички водородни атоми и само водородни атоми имат един протон. Натрият има атомен номер 11, защото ядрото му има единадесет протона, докато кислородът има атомен номер 8, защото ядрото му има осем протона. Можете да намерите атомния номер на всеки елемент в периодичната таблица - в почти всяка стандартна периодична таблица. Атомният номер е числото над химическия символ, което чете една или две букви. Това число винаги е положително цяло число.
- Да предположим, че работим с въглеродни атоми. Въглеродът винаги има шест протона. Знаем, че атомният му номер е 6. Виждаме също в периодичната таблица, че полето за въглерод (С) има числото „6“в горната част, което показва, че атомният номер на въглерода е шест.
- Имайте предвид, че атомният номер на елемент няма пряк ефект върху неговата относителна атомна маса, както е записано в периодичната таблица. Макар че изглежда вероятно атомната маса на атома да е два пъти по -голяма от атомния му номер (особено сред елементите в горната част на периодичната таблица), атомната маса никога не се изчислява чрез умножаване на атомния номер на елемент на две.
Стъпка 2. Намерете броя на неутроните в ядрото
Броят на неутроните може да варира за атомите на определен елемент. Въпреки че два атома с еднакъв брой протони и различен брой неутрони са един и същ елемент, те са различни изотопи на елемента. За разлика от броя на протоните в елемент, който никога не се променя, броят на неутроните в атомите на даден елемент може да варира, така че средната атомна маса на елемента трябва да бъде представена като десетична стойност между две цели числа.
- Броят на неутроните може да се определи чрез определяне на изотопа на даден елемент. Например, въглерод-14 е естествено срещащ се радиоактивен изотоп на въглерод-12. Често ще виждате изотопи, присвоени на малък номер в горната част (горния индекс) преди символа на елемента: 14В. Броят на неутроните се изчислява чрез изваждане на броя на протоните от броя на изотопите: 14 - 6 = 8 неутрона.
- Да предположим, че въглеродният атом, с който работим, има шест неутрона (12° С). Това е най -често срещаният изотоп на въглерода, съставляващ почти 99% от всички въглеродни атоми. Въпреки това, около 1% от въглеродните атоми имат 7 неутрона (13° С). Другите видове въглеродни атоми, които имат повече или по -малко от 6 или 7 неутрона, са много малко на брой.
Стъпка 3. Добавете броя на протоните и неутроните
Това е атомната маса на атома. Не се притеснявайте за броя на електроните, обикалящи около ядрото - комбинираната маса е толкова малка, че в повечето практически случаи тази маса няма да повлияе на отговора ви.
- Нашият въглероден атом има 6 протона + 6 неутрона = 12. Атомната маса на този конкретен въглероден атом е 12. Въпреки това, ако атомът е изотоп на въглерод-13, ние знаем, че атомът има 6 протона + 7 неутрона = атомно тегло от 13.
- Действителното атомно тегло на въглерод-13 е 13,003355 и това тегло е по-точно, защото е определено експериментално.
- Атомната маса е почти равна на броя на изотопите на даден елемент. За основни изчислителни цели броят на изотопите е равен на атомната маса. Когато се определя експериментално, атомната маса е малко по -голяма от броя на изотопите поради много малкия принос на масата на електроните.
Метод 3 от 3: Изчисляване на относителната атомна маса (атомно тегло) на елемент
Стъпка 1. Определете изотопите, присъстващи в пробата
Химиците често определят относителните изотопни пропорции в проба с помощта на специален инструмент, наречен масспектрометър. В уроците по химия за студенти и студенти обаче тази информация често ви се дава в училищни тестове и т.н., под формата на оценки, определени в научната литература.
За нашите цели, да речем, че работим с изотопите въглерод-12 и въглерод-13
Стъпка 2. Определете относителното изобилие на всеки изотоп в пробата
В даден елемент се срещат различни изотопи в различни пропорции. Тази пропорция почти винаги се обозначава като процент. Някои изотопи имат много общи пропорции, докато други са изключително редки - понякога, толкова редки, че тези пропорции едва се откриват. Тази информация може да бъде определена чрез масспектрометрия или от справочници.
Да предположим, че изобилието на въглерод-12 е 99%, а изобилието на въглерод-13 е 1%. Други въглеродни изотопи съществуват, но в толкова малки количества, че могат да бъдат пренебрегнати в този пример
Стъпка 3. Умножете атомната маса на всеки изотоп по неговото съотношение в пробата
Умножете атомната маса на всеки изотоп по процентното му изобилие (написано в десетична запетая). За да преобразувате процент в десетичен знак, просто разделете процента на 100. Броят на процентите, които са били преобразувани в десетичен знак, винаги ще бъде 1.
- Нашата проба съдържа въглерод-12 и въглерод-13. Ако въглерод-12 съставлява 99% от пробата и въглерод-13 съставлява 1% от пробата, умножете 12 (атомна маса на въглерод-12) с 0,99 и 13 (атомна маса на въглерод-13) с 0,01.
- Справочниците ще ви дадат процентни пропорции въз основа на всички известни количества изотопи на даден елемент. Повечето учебници по химия включват тази информация в таблица в задната част на книгата. Масспектрометърът може също да определи дела на пробата, която се тества.
Стъпка 4. Добавете резултатите
Добавете резултатите от умножението, които сте направили в предишната стъпка. Резултатът от тази сума е относителната атомна маса на вашия елемент - средната стойност на атомните маси на изотопите на вашия елемент. Когато се обсъждат елементи като цяло, а не конкретни изотопи на елемента, се използва тази стойност.
