La massa atomica media non è una misura diretta di un singolo atomo. Questa massa è la massa media per atomo di un campione generale di un particolare elemento. Se potessi calcolare la massa di un singolo miliardesimo di atomo, potresti calcolare questo valore allo stesso modo di qualsiasi altra media. Fortunatamente, esiste un modo più semplice per calcolare la massa atomica, che si basa su dati noti delle rarità di diversi isotopi.
Fare un passo
Parte 1 di 2: calcolo della massa atomica media
Passaggio 1. Comprendere gli isotopi e le masse atomiche
La maggior parte degli elementi si trova naturalmente in una varietà di forme, chiamate isotopi. Il numero di massa di ciascun isotopo è il numero di protoni e neutroni nel suo nucleo. Ogni protone e neutrone pesa 1 unità di massa atomica (amu). L'unica differenza tra due isotopi di un elemento è il numero di neutroni per atomo, che influisce sulla massa atomica. Tuttavia, gli elementi hanno sempre lo stesso numero di protoni.
- La massa atomica media di un elemento è influenzata dalle variazioni del numero dei suoi neutroni e rappresenta la massa media per atomo in un campione generale di un elemento.
- Ad esempio, l'argento elementare (Ag) ha 2 isotopi naturali, vale a dire Ag-107 e Ag-109 (o). 107Ag e 109Ag). Gli isotopi sono denominati in base al loro "numero di massa" o al numero di protoni e neutroni in un atomo. Ciò significa che l'Ag-109 ha 2 neutroni in più rispetto all'Ag-107, quindi la sua massa è leggermente più grande.
Passaggio 2. Annotare la massa di ciascun isotopo
Hai bisogno di 2 tipi di dati per ogni isotopo. Puoi trovare questi dati nei libri di testo o in fonti Internet come webelements.com. Il primo dato è la massa atomica, ovvero la massa di un atomo di ciascun isotopo. Gli isotopi che hanno più neutroni hanno una massa maggiore.
- Ad esempio, l'isotopo d'argento Ag-107 ha una massa atomica di 106, 90509 liceo (unità di massa atomica). Nel frattempo, l'isotopo Ag-109 ha una massa leggermente più grande, vale a dire 108, 90470.
- Gli ultimi due decimali possono variare leggermente tra le fonti. Non includere alcun numero tra parentesi dopo la massa atomica.
Passaggio 3. Annotare l'abbondanza di ciascun isotopo
Questa abbondanza indica quanto sia comune un isotopo in termini di percentuale di tutti gli atomi che compongono un elemento. Ogni isotopo è proporzionale all'abbondanza dell'elemento (maggiore è l'abbondanza di un isotopo maggiore è l'effetto sulla massa atomica media). Puoi trovare questi dati nelle stesse fonti della massa atomica. L'abbondanza di tutti gli isotopi dovrebbe essere del 100% (sebbene ci possa essere un leggero errore dovuto agli errori di arrotondamento).
- L'isotopo Ag-107 ha un'abbondanza del 51,86%, mentre Ag-109 è leggermente meno comune con un'abbondanza del 48,14%. Ciò significa che il campione generale di argento è composto dal 51,86% di Ag-107 e dal 48,14% di Ag-109.
- Ignora gli isotopi la cui abbondanza non è elencata. Isotopi come questi non si trovano naturalmente sulla Terra.
Passaggio 4. Converti la percentuale di abbondanza in un numero decimale
Dividi la percentuale di abbondanza per 100 per ottenere lo stesso valore in numeri decimali.
Nello stesso problema, il numero di abbondanza è 51,86/100 = 0, 5186 e 48, 14/100 = 0, 4814.
Passaggio 5. Trova la massa atomica media ponderata dell'isotopo stabile
La massa atomica media di un elemento con un numero di isotopi n è uguale a (messaisotopo 1 * abbondanzaisotopo 1) + (massaisotopo 2 * abbondanzaisotopo 2) + … + (massan isotopo * abbondanzan isotopo . Questo è un esempio di "media ponderata", il che significa che maggiore è la massa trovata (maggiore è l'abbondanza) maggiore è l'effetto sul risultato. Ecco come utilizzare la formula sopra sull'argento:
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Massa atomica mediaAg = (massaagosto-107 * abbondanzaagosto-107) + (massaAg-109 * abbondanzaAg-109)
=(106, 90509 * 0, 5186) + (108, 90470 * 0, 4814)
= 55, 4410 + 52, 4267
= 107, 8677 liceo.
- Guarda gli elementi nella tavola periodica per verificare la tua risposta. La massa atomica media è solitamente elencata sotto il simbolo dell'elemento.
Parte 2 di 2: utilizzo dei risultati di calcolo
Passaggio 1. Converti la massa in numero atomico
La massa atomica media mostra la relazione tra massa e numero atomico in un campione generale di un elemento. Questo è utile nei laboratori di chimica perché calcolare direttamente il numero atomico è quasi impossibile, ma calcolarne la massa è abbastanza facile. Ad esempio, potresti pesare un campione di argento e stimare che ogni 107,8677 amu della sua massa contenga 1 atomo di argento.
Passaggio 2. Converti in massa molare
L'unità di massa atomica è molto piccola. Pertanto, i chimici generalmente pesano i campioni in grammi. Fortunatamente, questo concetto è stato definito per facilitare la conversione. Basta moltiplicare la massa atomica media per 1 g/mol (costante di massa molare) per ottenere la risposta in g/mol. Ad esempio, 107,8677 grammi di argento contengono in media 1 mole di atomi di argento.
Passaggio 3. Trova la massa molecolare media
Poiché una molecola è un insieme di atomi, puoi sommare le masse degli atomi per calcolare la massa molecolare. Se usi la massa atomica media (non la massa di un isotopo specifico), il risultato è la massa media delle molecole trovate naturalmente nel campione. Esempio:
- La molecola d'acqua ha la formula chimica H2O. Quindi, è composto da 2 atomi di idrogeno (H) e 1 atomo di ossigeno (O).
- L'idrogeno ha una massa atomica media di 1.00794 amu. Nel frattempo, gli atomi di ossigeno hanno una massa media di 15,9994 amu.
- Massa molecolare H2L'O medio è uguale a (1.00794)(2) + 15,9994 = 18,01528 amu, equivalente a 18,01528 g/mol.
Suggerimenti
- Il termine massa atomica relativa è talvolta usato come sinonimo di massa atomica media. Tuttavia, c'è una leggera differenza tra i due perché la massa atomica relativa non ha unità, ma rappresenta la massa relativa a un atomo di carbonio C-12. A condizione che tu utilizzi le unità di massa atomica nel calcolo della massa media, questi due valori sono essenzialmente identici.
- Con poche eccezioni speciali, gli elementi a destra della tavola periodica hanno una massa media maggiore degli elementi a sinistra. Questo può essere un modo semplice per verificare se la tua risposta ha senso.
- 1 unità di massa atomica è definita come 1/12 della massa di un atomo di carbonio C-12.
- L'abbondanza degli isotopi viene calcolata sulla base di campioni che si trovano naturalmente sulla Terra. Composti insoliti come meteoriti o campioni di laboratorio possono avere rapporti isotopici diversi e, di conseguenza, masse atomiche medie diverse.
- Il numero tra parentesi dopo la massa atomica rappresenta l'incertezza dell'ultima cifra. Ad esempio, una massa atomica di 1,0173 (4) significa che un campione generale di atomi ha una massa nell'intervallo 1,0173 ± 0,0004. Non è necessario utilizzare questo numero a meno che non venga richiesto nel problema.
- Utilizzare la massa atomica media quando si calcolano le masse che coinvolgono elementi e composti.
