Tartalom
- Mik az atomok?
- Izotópok és tömegszám
- Átlagos tömegképlet
- Súlyozott átlag és izotópok
- Átlagos atomtömeg: Példa
Az átlag fogalmának megértése az egyik leggyakoribb feladat, amelyet akkor kell elvégeznie, mint egy kezdő tudós, aki képes az adatok kezelésére. Gyakran olyan hasonló objektumok mintájával találkozik meg, amelyek a vizsgált egyetlen jellemző, például a tömeg szerint különböznek egymástól.
Lehet, hogy ki kell számítania egy olyan objektumcsoport - például atomok - átlagos tömegét is, amelyet nem tud közvetlenül mérni.
A természetben előforduló 92 atom többsége két vagy több, kissé eltérő formában van, úgynevezett izotópok. Ugyanazon elem izotópjai csak a magokban levő neutronok számában különböznek egymástól.
Hasznos lehet ezeket az alapelveket együttesen alkalmazni, hogy előállítsuk az atomok kiválasztásának átlagos tömegét a különböző izotópok ismert halmazából.
Mik az atomok?
Az atomok az elem legkisebb egyedi egysége, amely az elem összes tulajdonságából áll. Az atomok protonokat és neutronokat tartalmazó magból állnak, amelyet majdnem tömeg nélküli elektronok keringnek.
A protonok és a neutronok súlya nagyjából megegyezik. Mindegyik proton pozitív elektromos töltést tartalmaz, nagyságrendje megegyezik és az ellenkezője az elektronéval (negatív), míg a neutronok nem tartalmaznak nettó töltést.
Az atomokat elsősorban atomszámuk jellemzi, amely éppen az atomban levő protonok száma. Az elektronok összeadásával vagy kivonásával egy töltött atomot képeznek, amelyet ionnak hívnak, míg a neutronok számának megváltoztatásakor a szóban forgó atom izotópját és ezáltal egy elemét hozza létre.
Izotópok és tömegszám
Egy atom tömegszáma a protonok és a neutronok száma. Például a krómnak (Cr) 24 protonja van (így az elemet krómként definiálva), és legstabilabb formájában - azaz a természetben leggyakrabban megjelenő izotópban - 28 neutront tartalmaz. Tömegszáma tehát 52.
Egy elem izotópjait tömegszámmal határozzák meg, amikor kiírják. Így a szén izotópja 6 protonnal és 6 neutronnal szén-12, míg a nehezebb izotóp egy további neutronnal a szén-13.
A legtöbb elem izotópok keverékeként fordul elő, az egyik jelentősen túlsúlyban van a többiekkel szemben a "népszerűség" szempontjából. Például a természetben előforduló oxigén 99,76% -a az oxigén-16. Egyes elemek, például a klór és a réz, az izotópok szélesebb eloszlását mutatják.
Átlagos tömegképlet
A matematikai átlag egyszerűen a mintában szereplő összes eredmény összege osztva a mintában szereplő elemek teljes számával. Például egy olyan öt osztályos osztálynál, ahol a kvíz pontszáma 3, 4, 5, 2 és 5 volt, az osztály átlaga a kvíz során (3 + 4 + 5 + 2 + 5) ÷ 5 = 3,8.
Az átlagos tömegyenlet sokféleképpen írható, és bizonyos esetekben ismernie kell az átlaghoz kapcsolódó jellemzőket, például a szórást. Jelenleg csak az alapdefinícióra kell összpontosítania.
Súlyozott átlag és izotópok
Ha megismerjük egy adott elem minden egyes izotópjának a természetben relatív hányadát, akkor kiszámolhatjuk a atomtömeg ennek az elemnek az aránya, amely átlag miatt nem egy atom tömege, hanem egy szám, amely a jelen lévő legnehezebb és legkönnyebb izotópok között van.
Ha az összes izotóp azonos mennyiségben jelen lenne, akkor egyszerűen összeadhatja az egyes izotópok tömegét, és eloszthatja a jelen lévő különféle izotópok számával (általában kettő vagy három).
Az atomtömeg, atomtömeg-egységekben kifejezve (amu), mindig hasonló a tömegszámhoz, de nem egész szám.
Átlagos atomtömeg: Példa
A 35-klór atomtömege 34,969 amu, és a klór 75,77% -át teszi ki a Földön.
A klór-37 atomtömege 36,966 amu, és a százalékos bőség 24,23%.
A klór átlagos atomtömegének kiszámításához használja az elem periódusos táblázatában szereplő információkat (lásd a forrásokat), hogy megtalálja a (súlyozott) átlagot, de a százalékos értéket tizedesjegyekre változtatva:
(34,969 × 0,7577) + (36,966 × 0,2423) = 35,45 amu