Conţinut
- Ce sunt atomii?
- Izotopi și număr de masă
- Formula de masă medie
- Media ponderată și izotopii
- Masa atomică medie: Exemplu
Una dintre sarcinile obișnuite pe care va trebui să le îndeplinești ca un om de știință în devenire care este capabil să lucreze cu date este înțelegerea conceptului de medie. Adesea, veți întâlni un eșantion de obiecte similare care diferă în funcție de o singură caracteristică pe care o studiați, cum ar fi masa.
Este posibil să fiți nevoit să calculați masa medie a unui grup de obiecte pe care nu le puteți cântări direct, cum ar fi atomii.
Majoritatea celor 92 de atomi care apar în natură vin în două sau mai multe forme ușor diferite, numite izotopi. Izotopii cu același element diferă unul de celălalt doar în numărul de neutroni conținuți în nucleele lor.
Poate fi util să aplici toate aceste principii împreună pentru a veni cu masa medie a unei selecții de atomi extrasă dintr-un bazin cunoscut de izotopi diferiți.
Ce sunt atomii?
Atomii sunt cea mai mică unitate individuală a unui element constând din toate proprietățile acelui element. Atomii constau dintr-un nucleu care conține protoni și neutroni, care este orbitat de electroni aproape fără masă.
Protonii și neutronii cântăresc aproximativ la fel unul cu celălalt. Fiecare proton conține o sarcină electrică pozitivă egală în mărime și opusă în semn cu cea a unui electron (negativ), în timp ce neutronii nu au nicio sarcină netă.
Atomii se caracterizează în primul rând prin numărul lor atomic, care este doar numărul protonilor din atom. Adăugarea sau scăderea electronilor creează un atom încărcat numit ion, în timp ce schimbarea numărului de neutroni creează un izotop al atomului și, astfel, un element, în cauză.
Izotopi și număr de masă
Numărul de masă al unui atom este numărul protonilor plus neutronii pe care îi are. Cromul (Cr), de exemplu, are 24 de protoni (definind astfel elementul drept crom) și în forma sa cea mai stabilă - adică izotopul care apare cel mai des în natură - are 28 de neutroni. Numărul său de masă este astfel 52.
Izotopii unui element sunt specificate după numărul lor de masă atunci când sunt scrise. Astfel, izotopul carbonului cu 6 protoni și 6 neutroni este carbon-12, în timp ce izotopul mai greu cu un neutron suplimentar este carbon-13.
Majoritatea elementelor apar ca un amestec de izotopi cu unul predominant semnificativ față de celelalte din punct de vedere al „popularității”. De exemplu, 99,76 la sută din oxigenul natural este oxigenul-16. Unele elemente, cum ar fi clorul și cupru, arată o distribuție mai largă a izotopilor.
Formula de masă medie
O medie matematică este pur și simplu suma tuturor rezultatelor individuale într-un eșantion împărțit la numărul total de articole dintr-un eșantion. De exemplu, într-o clasă cu cinci studenți care au obținut scoruri de teste de 3, 4, 5, 2 și 5, media clasei de pe quiz ar fi (3 + 4 + 5 + 2 + 5) ÷ 5 = 3,8.
Ecuația medie de masă poate fi scrisă în mai multe moduri, iar în unele cazuri, va trebui să cunoașteți caracteristici legate de medie, cum ar fi abaterea standard. Deocamdată, concentrează-te doar pe definiția de bază.
Media ponderată și izotopii
Cunoașterea fracției relative a fiecărui izotop al unui anumit element care apare în natură vă permite să calculați masă atomică din acel element, care, deoarece este o medie, nu este masa vreunui atom, ci un număr care se află între cele mai grele și cele mai ușoare izotopuri prezente.
Dacă toți izotopii ar fi prezenți în aceeași cantitate, puteți adăuga doar masa fiecărui izotop și puteți împărți numărul de izotopi diferiți (de obicei, doi sau trei).
Masa atomică medie, dată în unități de masă atomică (amu), este întotdeauna similară cu numărul de masă, dar nu este un număr întreg.
Masa atomică medie: Exemplu
Clorul-35 are o masă atomică de 34.969 amu și reprezintă 75,77% clor pe Pământ.
Clorul-37 are o masă atomică de 36.966 amu și o abundență procentuală de 24,23%.
Pentru a calcula masa atomică medie a clorului, utilizați informațiile dintr-un tabel periodic al elementului (vezi Resurse) pentru a găsi media (ponderată), dar schimbând procentele în zecimale:
(34.969 × 0.7577) + (36.966 × 0.2423) = 35.45 amu