Sadržaj
- Što su Atomi?
- Izotopi i masni broj
- Formula prosječne mase
- Ponderirani prosjek i izotopi
- Prosječna atomska masa: Primjer
Jedan od najčešćih zadataka koji ćete morati obaviti kao početnik koji je u stanju raditi s podacima je razumijevanje koncepta prosjeka. Često ćete naići na uzorak sličnih objekata koji se razlikuju prema jednoj karakteristici koju proučavate, poput mase.
Možda ćete čak morati izračunati prosječnu masu grupe objekata koje ne možete izravno vagati, poput atoma.
Većina od 92 atoma koji se javljaju u prirodi dolazi u dva ili više neznatno različitih oblika, zvanih izotopi. Izotopi istog elementa međusobno se razlikuju samo po broju neutrona koji se nalaze u njihovim jezgrama.
Korisno je primijeniti sve ove principe zajedno kako bi se dobila prosječna masa izbora atoma izvađenih iz poznatog bazena različitih izotopa.
Što su Atomi?
Atomi su najmanja pojedinačna jedinica elementa koja se sastoji od svih svojstava tog elementa. Atomi se sastoje od jezgre koja sadrži protone i neutrone koje okružuju gotovo bezmasni elektroni.
Protoni i neutroni teže jednaki jedni drugima. Svaki proton sadrži pozitivan električni naboj jednak po veličini i suprotno značenju elektrona (negativan), dok neutroni nemaju neto naboj.
Atome karakterizira prvenstveno njihov atomski broj, koji je upravo broj protona u atomu. Dodavanjem ili oduzimanjem elektrona nastaje nabijeni atom nazvan ion, dok promjena broja neutrona stvara izotop atoma, a time i element, u pitanju.
Izotopi i masni broj
Maseni broj atoma je broj protona plus neutrona koji ima. Krom (Cr), na primjer, ima 24 protona (tako definira element kao krom) i u svom najstabilnijem obliku - to je izotop koji se najčešće pojavljuje u prirodi - ima 28 neutrona. Stoga je njegov masovni broj 52.
Izotopi nekog elementa određuju se njihovim masnim brojem kada se otpišu. Dakle, izotop ugljika sa 6 protona i 6 neutrona je ugljik-12, dok je teži izotop s jednim dodatnim neutronom ugljik-13.
Većina elemenata javlja se kao mješavina izotopa, pri čemu jedan značajno prevladava nad ostalim u smislu "popularnosti". Na primjer, 99,76 posto prirodno prisutnog kisika je kisik-16. Neki elementi, poput klora i bakra, pokazuju širu distribuciju izotopa.
Formula prosječne mase
Matematički prosjek jednostavno je zbroj svih pojedinačnih rezultata u uzorku, podijeljenih s ukupnim brojem predmeta u uzorku. Na primjer, u razredu s pet učenika koji su postigli ocjene kviza 3, 4, 5, 2 i 5, prosjek razreda na kvizu bio bi (3 + 4 + 5 + 2 + 5) ÷ 5 = 3,8.
Jednadžba prosječne mase može se napisati na brojne načine, a u nekim ćete slučajevima trebati poznavati značajke povezane s prosjekom, poput standardne devijacije. Za sada se samo usredotočite na osnovnu definiciju.
Ponderirani prosjek i izotopi
Poznavanje relativnog udjela svakog izotopa određenog elementa koji se javlja u prirodi omogućuje vam izračunavanje atomska masa onog elementa, koji, jer je prosjek, nije masa bilo kojeg atoma, nego broja koji je između najtežih i najlakših prisutnih izotopa.
Ako su svi izotopi prisutni u istoj količini, jednostavno možete zbrojiti masu svake vrste izotopa i podijeliti na broj različitih vrsta izotopa (obično dva ili tri).
Prosječna atomska masa, dana u jedinicama atomske mase (amu), uvijek je slična broju mase, ali to nije cijeli broj.
Prosječna atomska masa: Primjer
Klor-35 ima atomsku masu 34,969 amu i čini 75,77% klora na Zemlji.
Klor-37 ima atomsku masu od 36,966 amu i postotak obilja 24,23%.
Da biste izračunali prosječnu atomsku masu klora, upotrijebite podatke u periodičnoj tablici elementa (vidi Resursi) da biste pronašli (ponderirani) prosjek, ali promijenili procenat u decimale:
(34.969 × 0.7577) + (36.966 × 0.2423) = 35.45 amu