Obsah
- Čo sú atómy?
- Izotopy a hmotnostné číslo
- Priemerný hmotnostný vzorec
- Vážený priemer a izotopy
- Priemerná atómová hmotnosť: Príklad
Jednou z bežných úloh, ktorú budete musieť vykonávať ako začínajúci vedec, ktorý je schopný pracovať s údajmi, je pochopenie pojmu priemer. Často narazíte na vzorku podobných objektov, ktoré sa líšia podľa jednej charakteristiky, ktorú študujete, napríklad hmoty.
Možno budete musieť vypočítať priemernú hmotnosť skupiny objektov, ktoré nemôžete priamo vážiť, ako sú atómy.
Väčšina z 92 atómov vyskytujúcich sa v prírode má dve alebo viac mierne odlišných foriem, ktoré sa nazývajú izotopy. Izotopy toho istého prvku sa navzájom líšia iba počtom neutrónov nachádzajúcich sa v ich jadrách.
Môže byť užitočné použiť všetky tieto princípy spoločne, aby sme dospeli k priemernej hmotnosti výberu atómov získaných zo známej skupiny rôznych izotopov.
Čo sú atómy?
Atómy sú najmenšou samostatnou jednotkou prvku, ktorá sa skladá zo všetkých vlastností tohto prvku. Atómy pozostávajú z jadra obsahujúceho protóny a neutróny, ktoré sú obiehané takmer bezhmotnými elektrónmi.
Protóny a neutróny vážia približne rovnako. Každý protón obsahuje kladný elektrický náboj rovnajúci sa veľkosti a opačnej znamienku ako elektrón (negatívny), zatiaľ čo neutróny nenesú žiadny čistý náboj.
Atómy sú charakterizované predovšetkým atómovým číslom, ktoré predstavuje iba počet protónov v atóme. Sčítanie alebo odčítanie elektrónov vytvára nabitý atóm nazývaný ión, zatiaľ čo zmena počtu neutrónov vytvára izotop atómu, a teda predmetného prvku.
Izotopy a hmotnostné číslo
Hmotnostné číslo atómu je počet protónov plus neutrónov, ktoré má. Napríklad chróm (Cr) má 24 protónov (čím definuje prvok ako chróm) a vo svojej najstabilnejšej forme - to je izotop, ktorý sa v prírode vyskytuje najčastejšie - má 28 neutrónov. Jeho hmotnostné číslo je teda 52.
Izotopy prvku sú špecifikované podľa ich hmotnostného čísla, keď sú napísané. Izotop uhlíka so 6 protónmi a 6 neutrónmi je uhlík-12, zatiaľ čo ťažší izotop s jedným ďalším neutrónom je uhlík-13.
Väčšina prvkov sa vyskytuje ako zmes izotopov, z ktorých jedna výrazne prevláda nad ostatnými z hľadiska „popularity“. Napríklad 99,76 percent prirodzene sa vyskytujúceho kyslíka je kyslík-16. Niektoré prvky, napríklad chlór a meď, vykazujú širšiu distribúciu izotopov.
Priemerný hmotnostný vzorec
Matematický priemer je jednoducho súčet všetkých individuálnych výsledkov vo vzorke vydelený celkovým počtom položiek vo vzorke. Napríklad v triede s piatimi študentmi, ktorí dosiahli kvízové skóre 3, 4, 5, 2 a 5, bol priemerný počet tried v kvízi (3 + 4 + 5 + 2 + 5) ÷ 5 = 3,8.
Priemerná hmotnostná rovnica môže byť napísaná mnohými spôsobmi av niektorých prípadoch budete musieť poznať vlastnosti súvisiace s priemerom, ako je napríklad štandardná odchýlka. Zatiaľ sa sústreďte iba na základnú definíciu.
Vážený priemer a izotopy
Poznanie relatívnej frakcie každého izotopu konkrétneho prvku, ktorý sa vyskytuje v prírode, vám umožňuje vypočítať atómová hmotnosť tohto prvku, ktorý, pretože je to priemer, nie je hmotnosťou jedného atómu, ale číslom, ktoré je medzi najťažšími a najľahšími prítomnými izotopmi.
Ak by boli všetky izotopy prítomné v rovnakom množstve, stačí spočítať hmotnosť každého druhu izotopu a vydeliť počtom rôznych druhov prítomných izotopov (zvyčajne dvoch alebo troch).
Priemerná atómová hmotnosť uvedená v jednotkách atómovej hmotnosti (amu) je vždy podobná hmotnostnému číslu, ale nie je to celé číslo.
Priemerná atómová hmotnosť: Príklad
Chlór-35 má atómovú hmotnosť 34,969 amu a predstavuje 75,77% chlóru na Zemi.
Chlór-37 má atómovú hmotnosť 36,966 amu a percentuálne zastúpenie 24,23%.
Na výpočet priemernej atómovej hmotnosti chlóru použite informácie v periodickej tabuľke prvku (pozri zdroje) na nájdenie (váženého) priemeru, ale zmenu percenta na desatinné miesta:
(34,969 × 0,7577) + (36,966 × 0,2423) = 35,45 amu