Atomisk massa är summan av alla protoner, neutroner och elektroner i en enda atom eller molekyl. Massan av en elektron är så liten att den kan ignoreras och inte beaktas. Även om det är tekniskt felaktigt används termen atommassa också ofta för att hänvisa till den genomsnittliga atommassan för alla elementens isotoper. Denna andra definition är faktiskt relativ atommassa, som också är känd som atomvikt ett element. Atomvikt tar hänsyn till den genomsnittliga massan av naturligt förekommande isotoper av samma element. Kemister måste skilja mellan dessa två typer av atommassa för att styra deras arbete - till exempel kan ett felaktigt atommassvärde leda till felaktig beräkning av experimentella resultat.
Steg
Metod 1 av 3: Avläsning av atommassan i det periodiska systemet
Steg 1. Förstå hur man representerar atommassa
Atommassa är massan av en atom eller molekyl. Atommassa kan uttryckas i standard SI -massenheter - gram, kilogram, etc. Eftersom atommassan är mycket liten när den uttrycks i dessa enheter uttrycks emellertid atommassan ofta i sammansatta atommassanheter (vanligtvis förkortade u eller amu). Standarden för en atomenhet är 1/12 av massan av standardkol-12-isotopen.
Atomenheten uttrycker massan av en mol av ett element eller molekyl i gram. Detta är en mycket användbar egenskap i praktiska beräkningar eftersom denna enhet gör det enkelt att konvertera mellan massor och mol mängder atomer eller molekyler av samma slag
Steg 2. Hitta atommassan i det periodiska systemet
De flesta periodiska tabeller listar den relativa atommassan (atomvikt) för varje element. Denna massa anges nästan alltid som ett tal längst ner på elementnätet i tabellen, under en kemisk symbol som läser en bokstav eller två. Detta tal representeras vanligtvis som en decimal snarare än ett heltal.
- Observera att de relativa atommassorna som anges i det periodiska systemet är medelvärdena för de relaterade elementen. Kemiska element har olika isotoper - kemiska former som har olika massor på grund av tillsatsen eller subtraktionen av en eller flera neutroner från atomkärnan. Således kan den relativa atommassan som anges i det periodiska systemet användas som ett medelvärde för atomerna i ett visst element, men Nej som massan av en enda atom av elementet.
- Relativa atommassor, som de som finns i det periodiska systemet, används för att beräkna molmassorna av atomer och molekyler. Atommassa, när den representeras i amu som i det periodiska systemet, har tekniskt sett inga enheter. Att multiplicera atommassan med 1 g/mol ger oss dock en kvantitet som kan användas för elementets molmassa - massan (i gram) av en mol av en atom av elementet.
Steg 3. Förstå att värdena i det periodiska systemet är de genomsnittliga atommassorna för ett element
Som redan förklarats är den relativa atommassan som anges för varje element i det periodiska systemet medelvärdet för alla atomens isotoper. Detta genomsnitt är viktigt för många praktiska beräkningar - till exempel beräkning av molmassan för en molekyl som består av flera atomer. Men när man arbetar med enskilda atomer är detta antal ibland inte tillräckligt.
- Värdet i det periodiska systemet är inte ett exakt värde för någon enskild atommassa eftersom det är ett genomsnitt av flera olika typer av isotoper.
- Atommassorna för enskilda atomer måste beräknas med hänsyn till det exakta antalet protoner och neutroner i en enda atom.
Metod 2 av 3: Beräkning av atommassa för enskilda atomer
Steg 1. Hitta atomnumret för elementet eller isotopen
Atomnumret är antalet protoner i ett element och har inte ett varierande antal. Till exempel har alla väteatomer, och endast väteatomer, en proton. Natrium har ett atomnummer 11 eftersom dess kärna har elva protoner, medan syre har ett atomnummer på 8 eftersom dess kärna har åtta protoner. Du kan hitta atomnumret för alla element i det periodiska systemet - i nästan alla vanliga periodiska tabeller. Atomnumret är talet ovanför den kemiska symbolen som läser en eller två bokstäver. Detta nummer är alltid ett positivt heltal.
- Antag att vi arbetar med kolatomer. Kol har alltid sex protoner. Så vi vet att dess atomnummer är 6. Vi ser också i det periodiska systemet att rutan för kol (C) har siffran “6” högst upp, vilket indikerar att atomens antal kol är sex.
- Observera att atomnummer för ett element inte har någon direkt effekt på dess relativa atommassa som det är skrivet i det periodiska systemet. Även om det verkar troligt att atomens atommassa är dubbelt dess atomnummer (särskilt bland element högst upp i det periodiska systemet), beräknas aldrig atommassan genom att multiplicera ett grundämnes atomnummer med två.
Steg 2. Hitta antalet neutroner i kärnan
Antalet neutroner kan variera för atomer i ett visst element. Även om två atomer med samma antal protoner och olika antal neutroner är samma element, är de olika isotoper av elementet. Till skillnad från antalet protoner i ett element som aldrig förändras, kan antalet neutroner i atomerna hos ett givet element variera, så elementets genomsnittliga atommassa måste representeras som ett decimalvärde mellan två hela tal.
- Antalet neutroner kan bestämmas genom att bestämma isotopen för ett element. Till exempel är kol-14 en naturligt förekommande radioaktiv isotop av kol-12. Du kommer ofta att se isotoper tilldelade ett litet antal överst (överskrift) före elementets symbol: 14C. Antalet neutroner beräknas genom att subtrahera antalet protoner från antalet isotoper: 14 - 6 = 8 neutroner.
- Antag att kolatomen vi arbetar med har sex neutroner (12C). Det är den vanligaste isotopen av kol och utgör nästan 99% av alla kolatomer. Omkring 1% av kolatomerna har dock 7 neutroner (13C). De andra typerna av kolatomer, som har mer eller mindre än 6 eller 7 neutroner, är mycket få.
Steg 3. Lägg till proton- och neutronräkningarna
Detta är atommassan. Oroa dig inte för antalet elektroner som kretsar runt kärnan - den kombinerade massan är så liten att i de flesta praktiska fall kommer denna massa inte att påverka ditt svar.
- Vår kolatom har 6 protoner + 6 neutroner = 12. Atommassan för just denna kolatom är 12. Om atomen är en isotop av kol-13 vet vi att atomen har 6 protoner + 7 neutroner = atomvikt av 13.
- Den faktiska atomvikten för kol-13 är 13 003355, och denna vikt är mer exakt eftersom den bestämdes experimentellt.
- Atommassan är nästan lika med antalet isotoper av ett element. För grundläggande beräkningsändamål är antalet isotoper lika med atommassan. När den bestäms experimentellt är atommassan något större än antalet isotoper på grund av elektronernas mycket lilla massbidrag.
Metod 3 av 3: Beräkning av den relativa atommassan (atomvikt) för ett element
Steg 1. Bestäm isotoperna i provet
Kemister bestämmer ofta de relativa isotopiska proportionerna i ett prov med hjälp av ett speciellt instrument som kallas masspektrometer. Men på kemilektioner för studenter och högskolestudenter ges denna information ofta till dig i skolprov etc. i form av betyg som har bestämts i den vetenskapliga litteraturen.
För våra syften, låt oss säga att vi arbetar med isotoperna kol-12 och kol-13
Steg 2. Bestäm den relativa förekomsten av varje isotop i provet
I ett givet element förekommer olika isotoper i olika proportioner. Denna andel betecknas nästan alltid som en procentandel. Vissa isotoper har mycket vanliga proportioner, medan andra är extremt sällsynta - ibland så sällsynta att dessa proportioner knappt går att upptäcka. Denna information kan bestämmas genom masspektrometri eller från referensböcker.
Anta att kolmängden 12 är 99% och kol-13 är 1%. Andra kolisotoper finns, men i så små mängder att de kan försummas i detta exempelproblem
Steg 3. Multiplicera atommassan för varje isotop med dess andel i provet
Multiplicera atommassan för varje isotop med dess procentuella överflöd (skrivet i decimal). Om du vill konvertera en procentsats till en decimal delar du bara procenten med 100. Antalet procentsatser som har konverterats till en decimal kommer alltid att vara 1.
- Vårt prov innehåller kol-12 och kol-13. Om kol-12 utgör 99% av provet och kol-13 utgör 1% av provet, multiplicera 12 (atommassa av kol-12) med 0,99 och 13 (atommassa av kol-13) med 0,01.
- Referensböcker ger dig procentuella proportioner baserat på alla kända mängder av ett element isotoper. De flesta kemiböcker innehåller denna information i en tabell längst bak i boken. Masspektrometern kan också bestämma andelen av provet som testas.
Steg 4. Lägg till resultaten
Lägg till multiplikationsresultaten du gjorde i föregående steg. Resultatet av denna summa är den relativa atommassan för ditt element - genomsnittet av atommassorna för isotoperna i ditt element. När man diskuterar element i allmänhet, och inte specifika isotoper av elementet, används detta värde.
