متوسط ​​الكتلة الذرية ليس قياسًا مباشرًا لذرة واحدة، بل هو متوسط ​​كتلة كل ذرة في عينة من عنصر معين. إذا كان بإمكانك قياس كتلة المليارات من الذرات الفردية، فيمكنك حساب هذه القيمة بنفس الطريقة التي تحسب بها المتوسط. لحسن الحظ، هناك طريقة أكثر عملية تعتمد على المعلومات المسجلة حول ندرة النظائر المختلفة.

احسب متوسط ​​الكتلة الذرية

  1. 1 فهم النظائر والكتل الذرية. يمكن أن توجد معظم العناصر في أشكال عديدة في الطبيعة (ما يسمى بالنظائر). عدد الكتلة لكل نظير هو مجموع عدد البروتونات والنيوترونات في النواة، حيث يزن كل بروتون ونيوترون وحدة كتلة ذرية واحدة (amu). مصدر البحث X الاختلاف الوحيد بين نظيرين من نفس العنصر هو عدد النيوترونات في الذرة، مما يؤثر على كتلتها X مصدر البحث لكن عدد البروتونات في عنصر ما هو نفسه دائمًا.

    • يأخذ متوسط ​​الكتلة الذرية لعنصر ما الفرق في عدد النيوترونات في الاعتبار ويمنحك متوسط ​​كتلة الذرة في عينة من هذا العنصر.
    • على سبيل المثال، هناك نوعان من النظائر الطبيعية للفضة (Ag) Ag-107 و Ag-109 (107Ag و 109Ag). يتم تسمية نظائر مصدر البحث X وفقًا لـ “عدد الكتلة” أو مجموع البروتونات والنيوترونات في الذرة. X هو مصدر بحث، مما يعني أن Ag-109 يحتوي على نيوترونين إضافيين في ذرته مقارنة بـ Ag-107، مما يجعل كتلته أكبر قليلاً.

  2. 2 أوجد كتلة كل نظير. ستحتاج إلى جزأين من المعلومات لكل نظير، والتي يمكنك العثور عليها في مرجع أو مصدر عبر الإنترنت مثل الكتلة الذرية أو الكتلة الذرية لكل نظير. النظائر التي تحتوي على المزيد من النيوترونات تكون أعلى في الكتلة.

    • على سبيل المثال، الكتلة الذرية لنظير الفضة Ag-107 هي 106.90509 amu (وحدات الكتلة الذرية). Ag-109 أثقل قليلاً، حيث تبلغ كتلته 108.90470.
    • قد تختلف آخر منزلتين عشريتين بين مصادر مختلفة، ولا تضع أي أرقام تجدها داخل أقواس بعد الكتلة.

  3. 3 اكتب كميات وفرة كل من النظائر. يخبرك الوفرة بمدى شيوع النظير كنسبة مئوية من جميع ذرات العنصر. تتناسب النسبة المئوية للنظير مع وفرته (كلما زادت وفرة النظير، زادت حصته في متوسط ​​الكتلة الذرية) ويمكنك العثور عليه في نفس المصدر حيث وجدت الكتلة. يجب أن يكون مجموع وفرة النظائر 100٪ (على الرغم من أنها قد تختلف قليلاً بسبب أخطاء التقريب).

    • وفرة نظير Ag-107 هي 51.86٪، ونظير Ag-109 أقل شيوعًا، مع وفرة 48.14٪، مما يعني أن عينة الفضة تتكون من 51.86٪ Ag-107 و 48.14٪ Ag-109.
    • تجاهل أي نظائر لم يتم سرد وفرتها، لأن هذه النظائر غير موجودة في الطبيعة على الأرض.

  4. 4 تحويل نسب الوفرة إلى أرقام. قسّم نسبة الوفرة على 100 لتحصل على نفس القيمة بشكل عشري.

    • في مشكلة العينة، الوفرة هي 51.86 / 100 = 0.5186 و 48.14 / 100 = 0.4814.

  5. 5 أوجد الكتلة الذرية للنظائر المستقرة. متوسط ​​الكتلة الذرية لعنصر يحتوي على عدد من النظائر هو (نظير الكتلة 1 * نظير وفرة 1) + (نظير الكتلة 2 * نظير وفرة 2) + … + (نظير جماعي ن * نظير وفرة ن. X مصدر بحث هذا مثال على “المتوسط ​​المرجح “هذا يعني أن الكتل الأكثر شيوعًا (الأكثر وفرة) لها تأثير أكبر على العائد. وإليك كيفية استخدام هذه المعادلة للفضة

    • متوسط ​​الكتلة الذرية Ag = (massAg-107 * abundanceAg-107) + (massAg-109 * abundanceAg-109)
      = (106.90509 * 0.5186) + (108.90470 * 0.4814)
      = 55.4410 + 52.4267
      = 107.8677 وحدة دولية.
    • انظر إلى العنصر الموجود في الجدول الدوري للتحقق من إجابتك. عادة ما يتم كتابة متوسط ​​الكتلة الذرية تحت رمز العنصر. X موارد البحث

استخدم النتيجة

  1. 1 حوّل الكتلة إلى عدد الذرات. يخبرك متوسط ​​الكتلة الذرية بالعلاقة بين الكتلة وعدد الذرات في عينة من عنصر. هذا مفيد في مختبرات الكيمياء، لأنه يكاد يكون من المستحيل معرفة عدد الذرات مباشرة، لكنه يسهل قياس الكتلة. على سبيل المثال، يمكنك أن تزن عينة من الفضة وتتوقع أن كل 107.8677 أمو بالكتلة تحتوي على ذرة فضة واحدة.

  2. 2. وحدات الكتلة الذرية صغيرة جدًا، لذلك يزن الكيميائيون العينات بالجرام. لحسن الحظ، تم وضع هذه المفاهيم في مكانها الصحيح لجعل التحويل أسهل ما يمكن. اضرب متوسط ​​الكتلة الذرية في 1 جم / مول (ثابت الكتلة الجزيئية) للحصول على الإجابة بوحدة جم / مول. على سبيل المثال، يحتوي 107.8677 جم من الفضة، في المتوسط ​​، على مول واحد من ذرات الفضة.

  3. 3 أوجد متوسط ​​الكتلة الجزيئية. الجزيء عبارة عن مجموعة من الذرات، لذا يمكنك إضافة كتل الذرات لإيجاد كتلة الجزيء. إذا كنت تستخدم متوسط ​​الكتلة الذرية (بدلاً من كتلة نظير معين)، فستعطيك الإجابة متوسط ​​كتلة الجزيء في عينة من الطبيعة. هذا مثال

    • الصيغة الكيميائية لجزيء الماء هي H2O، لذلك فهي تحتوي على ذرتين من الهيدروجين (H) وذرة أكسجين واحدة (O).
    • متوسط ​​الكتلة الذرية للهيدروجين هو 1.00794 amu، بينما متوسط ​​الكتلة الذرية للأكسجين 15.9994 amu.
    • متوسط ​​كتلة جزيء H2O هو (1.00794) (2) + 15.9994 = 18.01528 amu، وهو ما يعادل 18.01528 جم / مول.

أفكار مفيدة

  • يستخدم مصطلح الكتلة الذرية النسبية أحيانًا كمرادف لمتوسط ​​الكتلة الذرية، ولكن هناك اختلاف بسيط لأن الكتلة الذرية النسبية لا تحتوي على وحدات. إنه مقياس للكتلة بالنسبة لذرة كربون -12، لكن القيمتين متطابقتين عدديًا طالما أنك تستخدم وحدات الكتلة الذرية في حساب متوسط ​​الكتلة.
  • العناصر اللاحقة في الجدول الدوري لها متوسط ​​كتلة أعلى من العناصر التي سبقتها، مع استثناءات نادرة. هذه طريقة سريعة للتحقق مما إذا كانت إجابتك منطقية.
  • تُعرَّف وحدة الكتلة الذرية بأنها 1/12 من ذرة الكربون -12.
  • تعتمد وفرة النظائر على العينات الموجودة في الطبيعة. قد يكون للعناصر غير العادية، مثل النيازك أو العينات المركبة في المختبر، نسب نظيرية مختلفة وبالتالي متوسط ​​كتل ذرية مختلفة.
  • يخبرك الرقم الموجود بين قوسين بعد الكتلة الذرية أن تخلط مع الرقم الأخير. على سبيل المثال، الكتلة الذرية 1.0173 (4) تعني أن العينات تختلف في حدود 1.0173 ± 0.0004. لست مضطرًا إلى أخذ ذلك في الاعتبار ما لم تتطلبه المسألة.
  • استخدم متوسط ​​الكتلة الذرية عند حساب كتلة العناصر والمركبات. X موارد البحث

تحذيرات

  • تكتب الكتل الذرية دائمًا بوحدات الكتلة الذرية (u أو amu) وتسمى أحيانًا daltons (Da). لا تقم أبدًا بإضافة وحدات كتلة مختلفة (مثل الكيلوجرامات) دون تحويلها.

الأشياء التي سوف تحتاجها

  • قلم رصاص

  • ورق

  • آلة حاسبة

  • بيانات وفرة النظائر

  • بيانات وحدة الكتلة الذرية للنظائر