Khối lượng nguyên tử trung bình không phải là thước đo trực tiếp của một nguyên tử. Khối lượng này là khối lượng trung bình trên một nguyên tử của một mẫu chung của một nguyên tố cụ thể. Nếu bạn có thể tính toán khối lượng của một phần tỷ nguyên tử, bạn có thể tính giá trị này theo cách giống như với bất kỳ giá trị trung bình nào khác. May mắn thay, có một cách dễ dàng hơn để tính khối lượng nguyên tử, đó là dựa trên dữ liệu đã biết từ độ hiếm của các đồng vị khác nhau.
Bươc chân
Phần 1/2: Tính khối lượng nguyên tử trung bình
Bước 1. Tìm hiểu đồng vị và khối lượng nguyên tử
Hầu hết các nguyên tố xuất hiện tự nhiên dưới nhiều dạng khác nhau, được gọi là đồng vị. Số khối của mỗi đồng vị là số proton và nơtron trong hạt nhân của nó. Mỗi proton và nơtron nặng bằng 1 đơn vị khối lượng nguyên tử (amu). Sự khác biệt duy nhất giữa hai đồng vị của một nguyên tố là số nơtron trên mỗi nguyên tử, ảnh hưởng đến khối lượng nguyên tử. Tuy nhiên, các nguyên tố luôn có cùng số proton.
- Khối lượng nguyên tử trung bình của một nguyên tố bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi số lượng neutron của nó và đại diện cho khối lượng trung bình của mỗi nguyên tử trong một mẫu chung của một nguyên tố.
- Ví dụ, nguyên tố bạc (Ag) có 2 đồng vị trong tự nhiên, đó là Ag-107 và Ag-109 (hoặc). 107Ag và 109Ag). Đồng vị được đặt tên dựa trên "số khối" của chúng hoặc số proton và neutron trong nguyên tử. Điều này có nghĩa là, Ag-109 có nhiều hơn Ag-107 2 nơtron nên khối lượng của nó lớn hơn một chút.
Bước 2. Lưu ý khối lượng của mỗi đồng vị
Bạn cần 2 loại dữ liệu cho mỗi đồng vị. Bạn có thể tìm thấy dữ liệu này trong sách giáo khoa hoặc các nguồn internet như webelements.com. Dữ liệu đầu tiên là khối lượng nguyên tử, hoặc khối lượng của một nguyên tử của mỗi đồng vị. Đồng vị có nhiều nơtron hơn thì có khối lượng lớn hơn.
- Ví dụ, đồng vị bạc Ag-107 có khối lượng nguyên tử là 106, 90509 trường trung học (Đơn vị khối lượng nguyên tử). Trong khi đó, đồng vị Ag-109 có khối lượng lớn hơn một chút, cụ thể là 108, 90470.
- Hai chữ số thập phân cuối cùng có thể hơi khác nhau giữa các nguồn. Không bao gồm bất kỳ số nào trong ngoặc đơn sau khối lượng nguyên tử.
Bước 3. Viết số dư của mỗi đồng vị
Sự phong phú này cho biết mức độ phổ biến của một đồng vị về tỷ lệ phần trăm của tất cả các nguyên tử tạo nên một nguyên tố. Mỗi đồng vị tỷ lệ với mức độ phong phú của nguyên tố (đồng vị càng lớn thì ảnh hưởng đến khối lượng nguyên tử trung bình càng lớn). Bạn có thể tìm thấy dữ liệu này trong các nguồn tương tự như khối lượng nguyên tử. Mức độ phong phú của tất cả các đồng vị phải là 100% (mặc dù có thể có một chút sai số do sai số làm tròn).
- Đồng vị Ag-107 có độ phong phú là 51,86%, trong khi đó đồng vị Ag-109 ít phổ biến hơn một chút với mức độ phong phú là 48,14%. Điều này có nghĩa là, mẫu chung của bạc bao gồm 51,86% Ag-107 và 48,14% Ag-109.
- Bỏ qua bất kỳ đồng vị nào không được liệt kê. Các đồng vị như thế này không xảy ra tự nhiên trên Trái đất.
Bước 4. Chuyển đổi tỷ lệ phần trăm phong phú thành một số thập phân
Chia tỷ lệ phần trăm dồi dào cho 100 để nhận được cùng một giá trị trong các số thập phân.
Trong cùng một bài toán, số dư là 51,86 / 100 = 0, 5186 và 48, 14/100 = 0, 4814.
Bước 5. Tìm nguyên tử khối trung bình gia quyền của đồng vị bền
Nguyên tử khối trung bình của nguyên tố có số đồng vị n bằng (khối lượngđồng vị 1 * phong phúđồng vị 1) + (khối lượngđồng vị 2 * phong phúđồng vị 2) +… + (Khối lượngđồng vị n * phong phúđồng vị n . Đây là một ví dụ về "trung bình có trọng số", có nghĩa là, khối lượng tìm được càng nhiều (độ phong phú càng lớn) thì ảnh hưởng đến kết quả càng lớn. Đây là cách sử dụng công thức trên với bạc:
-
Khối lượng nguyên tử trung bìnhAg = (khối lượngTháng 8 -107 * phong phúTháng 8 -107) + (khối lượngAg-109 * phong phúAg-109)
=(106, 90509 * 0, 5186) + (108, 90470 * 0, 4814)
= 55, 4410 + 52, 4267
= 107, 8677 trường trung học.
- Nhìn vào các nguyên tố trong bảng tuần hoàn để kiểm tra câu trả lời của bạn. Khối lượng nguyên tử trung bình thường được liệt kê bên dưới ký hiệu nguyên tố.
Phần 2/2: Sử dụng kết quả tính toán
Bước 1. Chuyển đổi khối lượng sang số hiệu nguyên tử
Nguyên tử khối trung bình cho thấy mối quan hệ giữa khối lượng và số hiệu nguyên tử trong một mẫu chung của một nguyên tố. Điều này rất hữu ích trong các phòng thí nghiệm hóa học vì việc tính số nguyên tử một cách trực tiếp gần như không thể, nhưng tính khối lượng của nó thì khá dễ dàng. Ví dụ, bạn có thể cân một mẫu bạc và ước tính rằng cứ 107,8677 amu về khối lượng của nó thì chứa 1 nguyên tử bạc.
Bước 2. Quy đổi sang khối lượng mol
Đơn vị khối lượng nguyên tử rất nhỏ. Do đó, các nhà hóa học thường cân các mẫu bằng gam. May mắn thay, khái niệm này đã được định nghĩa để giúp chuyển đổi dễ dàng hơn. Chỉ cần nhân khối lượng nguyên tử trung bình với 1 g / mol (khối lượng mol không đổi) để nhận được câu trả lời bằng g / mol. Ví dụ, 107,8677 gam bạc chứa trung bình 1 mol nguyên tử bạc.
Bước 3. Tìm phân tử khối trung bình
Vì phân tử là tập hợp các nguyên tử, bạn có thể cộng khối lượng của các nguyên tử để tính khối lượng phân tử. Nếu bạn sử dụng khối lượng nguyên tử trung bình (không phải khối lượng của một đồng vị cụ thể), kết quả là khối lượng trung bình của các phân tử được tìm thấy tự nhiên trong mẫu. Thí dụ:
- Phân tử nước có công thức hóa học là H2O. Vì vậy, nó được cấu tạo bởi 2 nguyên tử hiđro (H) và 1 nguyên tử oxi (O).
- Hiđro có nguyên tử khối trung bình là 1,00794 amu. Trong khi đó, nguyên tử oxy có khối lượng trung bình là 15,9994 amu.
- Khối lượng phân tử H2Giá trị trung bình của O bằng (1,00794) (2) + 15,9994 = 18,01528 amu, tương đương với 18,01528 g / mol.
Lời khuyên
- Thuật ngữ khối lượng nguyên tử tương đối đôi khi được sử dụng như một từ đồng nghĩa với khối lượng nguyên tử trung bình. Tuy nhiên, có một sự khác biệt nhỏ giữa hai nguyên tử vì khối lượng nguyên tử tương đối không có đơn vị, nhưng đại diện cho khối lượng so với nguyên tử cacbon C-12. Với điều kiện bạn sử dụng đơn vị khối lượng nguyên tử trong phép tính khối lượng trung bình của mình, hai giá trị này về cơ bản giống hệt nhau.
- Với một vài ngoại lệ đặc biệt, các nguyên tố ở bên phải của bảng tuần hoàn có khối lượng trung bình lớn hơn các nguyên tố ở bên trái. Đây có thể là một cách dễ dàng để kiểm tra xem câu trả lời của bạn có hợp lý hay không.
- 1 đơn vị khối lượng nguyên tử được định nghĩa bằng 1/12 khối lượng của một nguyên tử cacbon C-12.
- Sự phong phú của các đồng vị được tính toán dựa trên các mẫu xuất hiện tự nhiên trên Trái đất. Các hợp chất bất thường như thiên thạch hoặc mẫu thí nghiệm có thể có tỷ lệ đồng vị khác nhau, và kết quả là khối lượng nguyên tử trung bình khác nhau.
- Số trong ngoặc đơn sau khối lượng nguyên tử biểu thị độ không đảm bảo của chữ số cuối cùng. Ví dụ, khối lượng nguyên tử là 1,0173 (4) có nghĩa là một mẫu nguyên tử tổng quát có khối lượng trong khoảng 1,0173 ± 0,0004. Bạn không cần sử dụng con số này trừ khi được yêu cầu trong bài toán.
- Sử dụng khối lượng nguyên tử trung bình khi tính khối lượng của các nguyên tố và hợp chất.
