Kako pronaći frakcijsko obilje izotopa

Sadržaj

• TL; DR (Predugo; nisam pročitao)
• Izračunavanje relativnog obilja dvaju izotopa
• Proračun uzorka
• Više od dva izotopa

Svaki element u periodičnoj tablici ima jedinstveni broj pozitivno nabijenih protona u svom jezgru, ali broj neutrona koji nemaju naboja može varirati. Atomi elementa s različitim brojem neutrona su izotopi tog elementa. Svi elementi osim 20 sadrže više od jednog prirodnog izotopa, a neki i mnogo njih. Tin (Sn), s 10 prirodnih izotopa, pobjednik je u ovoj kategoriji. Neutroni imaju istu masu kao protoni, tako da različiti izotopi imaju različitu atomsku masu, a atomska težina elementa navedena u periodičkoj tablici je prosjek svakog izotopa pomnoženo s njegovim obiljem.

Atomska težina = ∑ (atomska masa x relativno obilje)

Moguće je matematički izračunati frakcijsko obilje za elemente s dva izotopa na temelju atomske mase izotopa, ali potrebne su vam laboratorijske tehnike za elemente s više od dva.

TL; DR (Predugo; nisam pročitao)

Ako element ima dva izotopa, pomoću matematike možete pronaći njihova frakcijska obilje. Inače, potreban vam je spektrometar mase.

Izračunavanje relativnog obilja dvaju izotopa

Razmotrimo element s dva izotopa mase m₁ i m₂, Njihova frakcijska obilje mora biti jednaka 1, pa ako je brojnost prvog jednaka x, obilje drugog je 1 - x. To znači

Atomska težina = m₁x + m₂(1 - x).

Pojednostavljivanje i rješavanje za x:

x = (Atomska masa - m₂) ÷ (m₁ - m₂)

Količina x je frakcijsko obilje izotopa s masom m₁.

Proračun uzorka

Klor ima dva prirodna izotopa: ³⁵Cl, mase 34.9689 amu (atomske jedinice mase) i ³⁷Cl, masa 36,9659 amu. Ako je atomska težina klora 35,46 amu, koja su frakcijska obilježja svakog izotopa?

Neka je x frakcijsko obilje ³⁵Cl. Prema gornjoj jednadžbi, ako pustimo masu od ³⁵Cl biti m₁ i to od ³⁷Cl biti m₂, dobivamo:

x = (35.46 - 36.9659) ÷ (34.9689 - 36.9659) = 0.5911 / 1.997 = -1.5059 / -1.997 = 0.756

Frakcijski obilje ³⁵Cl je 0,756 i od ³⁷Cl je 0,244.

Više od dva izotopa

Znanstvenici određuju relativno obilje elemenata s više od dva izotopa u laboratoriju tehnikom koja se zove masna spektrometrija. Isparavaju uzorak koji sadrži element i bombardiraju ga visokoenergetskim elektronima. To puni čestice, koje su usmjerene kroz magnetsko polje koje ih odbija. Teži izotopi se gube više od lakših. Spektrometar mjeri omjer mase i naboja svakog izotopa koji detektira, kao i mjerenje njihovih brojeva i prikazivanje tih u nizu linija, nazvanih spektrom. Spektar je poput grafikona koji crta omjer mase i naboja u odnosu na relativno obilje.