מסה אטומית הוא סכום כל הפרוטונים, הנויטרונים והאלקטרונים באטום או במולקולה אחת. המסה של אלקטרון כה קטנה עד שאפשר להתעלם ממנה ולא לקחת אותה בחשבון. למרות שטכנית הטכנית, המונח מסה אטומית משמש לעתים קרובות גם להתייחס למסה האטומית הממוצעת של כל האיזוטופים של יסוד. הגדרה שנייה זו היא למעשה מסה אטומית יחסית, הידועה גם בשם משקל אטומי יסוד. המשקל האטומי לוקח בחשבון את המסה הממוצעת של איזוטופים טבעיים של אותו יסוד. כימאים חייבים להבחין בין שני סוגי המסה האטומית הללו כדי להנחות את עבודתם - לדוגמה, ערך מסה אטומי שגוי יכול להוביל לחישוב שגוי של תוצאות ניסוי.
שלב
שיטה 1 מתוך 3: קריאת המסה האטומית בטבלה המחזורית
שלב 1. להבין כיצד לייצג מסה אטומית
המסה האטומית היא המסה של אטום או מולקולה. מסת אטומית יכולה להתבטא ביחידות מסת SI סטנדרטיות - גרם, ק ג וכו '. עם זאת, מכיוון שהמסה האטומית קטנה מאוד כאשר היא מתבטאת ביחידות אלה, המסה האטומית מתבטאת לעתים קרובות ביחידות מסת אטומיות מורכבות (בדרך כלל מקוצר u או amu). התקן ליחידת מסת אטומית אחת הוא 1/12 מהמסה של האיזוטופ הפחמן -12 הסטנדרטי.
יחידת המסה האטומית מבטאת את המסה של שומה אחת של יסוד או מולקולה בגרמים. זהו מאפיין שימושי מאוד בחישובים מעשיים מכיוון שיחידה זו מקלה על המרה בין המונים לשומות של אטומים או מולקולות מאותו סוג
שלב 2. מצא את המסה האטומית בטבלה המחזורית
רוב הטבלאות המחזוריות מפרטות את המסה האטומית היחסית (משקל אטומי) של כל יסוד. מסה זו מופיעה כמעט תמיד כמספר בתחתית רשת האלמנטים בטבלה, מתחת לסמל כימי הקורא אות אחת או שתיים. מספר זה מיוצג בדרך כלל כעשרוני ולא כמספר שלם.
- שים לב כי המוני האטום היחסי המופיעים בטבלה המחזורית הם הערכים הממוצעים של היסודות הקשורים. ליסודות כימיים יש איזוטופים שונים - צורות כימיות בעלות מסות שונות עקב חיבור או חיסור של נויטרונים אחד או יותר מהגרעין האטומי. לפיכך, המסה האטומית היחסית המופיעה בטבלה המחזורית יכולה לשמש ערך ממוצע לאטומים של יסוד מסוים, אך לא כמסה של אטום בודד של היסוד.
- המונים אטומיים יחסית, כמו אלה הנמצאים בטבלה המחזורית, משמשים לחישוב המסה הטוחנת של אטומים ומולקולות. המסה האטומית, כאשר היא מיוצגת ב- amu כמו בטבלה המחזורית, מבחינה טכנית אין יחידות. עם זאת, הכפלת המסה האטומית ב -1 גרם/מול נותנת לנו כמות שניתן להשתמש בה למסה הטוחנת של היסוד - המסה (בגרמים) של שומה אחת של אטום של היסוד.
שלב 3. להבין שהערכים בטבלה המחזורית הם המונים האטומיים הממוצעים של יסוד
כפי שכבר הוסבר, המסה האטומית היחסית המופיעה עבור כל יסוד בטבלה המחזורית היא הערך הממוצע של כל האיזוטופים של האטום. ממוצע זה חשוב לחישובים מעשיים רבים - למשל, חישוב המסה הטוחנת של מולקולה המורכבת מכמה אטומים. עם זאת, כאשר עובדים עם אטומים בודדים, מספר זה לפעמים אינו מספיק.
- הערך בטבלה המחזורית אינו ערך מדויק לכל מסה אטומית אחת מכיוון שהוא ממוצע של כמה סוגים שונים של איזוטופים.
- יש לחשב את המסים האטומיים של אטומים בודדים תוך התחשבות במספר המדויק של הפרוטונים והניטרונים באטום בודד.
שיטה 2 מתוך 3: חישוב מסה אטומית לאטומים בודדים
שלב 1. מצא את המספר האטומי של היסוד או האיזוטופ
המספר האטומי הוא מספר הפרוטונים ביסוד ואין לו מספר משתנה. לדוגמה, לכל אטומי המימן, ורק אטומי המימן, יש פרוטון אחד. לסודיום יש מספר אטומי של 11 מכיוון שבגרעין שלו יש אחד עשר פרוטונים, בעוד שלחמצן מספר אטומי של 8 מכיוון שבגרעין שלו יש שמונה פרוטונים. אתה יכול למצוא את המספר האטומי של כל יסוד בטבלה המחזורית - כמעט בכל טבלה מחזורית סטנדרטית. המספר האטומי הוא המספר שמעל הסמל הכימי שקורא אות אחת או שתיים. מספר זה הוא תמיד מספר שלם חיובי.
- נניח שאנחנו עובדים עם אטומי פחמן. לפחמן תמיד יש שישה פרוטונים. לכן, אנו יודעים כי המספר האטומי שלה הוא 6. אנו רואים גם בטבלה המחזורית שבתיבת הפחמן (C) יש את המספר "6" בחלק העליון, המציין כי המספר האטומי של הפחמן הוא שש.
- שים לב שלמספר האטומי של יסוד אין השפעה ישירה על המסה האטומית היחסית שלו כפי שהוא כתוב בטבלה המחזורית. למרות שזה נראה סביר שמסת האטום של אטום היא כפולה ממספר האטום שלה (במיוחד בקרב יסודות בראש הטבלה המחזורית), המסה האטומית לעולם אינה מחושבת על ידי הכפלת מספר האטום של יסוד בשניים.
שלב 2. מצא את מספר הנויטרונים בגרעין
מספר הנויטרונים יכול להשתנות עבור אטומים של יסוד מסוים. למרות ששני אטומים עם מספר פרוטונים זהה ומספר נויטרונים שונים הם אותו יסוד, הם איזוטופים שונים של היסוד. שלא כמו מספר הפרוטונים ביסוד שאינו משתנה לעולם, מספר הנויטרונים באטומים של יסוד נתון יכול להשתנות, ולכן יש לייצג את המסה האטומית הממוצעת של היסוד כערך עשרוני בין שני מספרים שלמים.
- ניתן לקבוע את מספר הנויטרונים על ידי קביעת האיזוטופ של יסוד. לדוגמה, פחמן -14 הוא איזוטופ רדיואקטיבי המתרחש באופן טבעי של פחמן -12. לעתים קרובות תראה איזוטופים שהוקצו להם מספר קטן למעלה (כתב עילי) לפני סמל האלמנט: 14ג מספר הנייטרונים מחושב על ידי הפחתת מספר הפרוטונים ממספר האיזוטופים: 14 - 6 = 8 נויטרונים.
- נניח שלאטום הפחמן איתו אנו עובדים יש שישה נויטרונים (12ג). זהו האיזוטופ הנפוץ ביותר של פחמן, המהווה כמעט 99% מכלל אטומי הפחמן. עם זאת, בכ -1% מאטומי הפחמן יש 7 נויטרונים (13ג). שאר סוגי אטומי הפחמן, שיש להם יותר או פחות מ -6 או 7 נויטרונים, הם מעטים מאוד במספרם.
שלב 3. הוסף את ספירת הפרוטונים והניוטרונים
זוהי המסה האטומית של האטום. אל תדאג לגבי מספר האלקטרונים המקיפים את הגרעין - המסה המשולבת כה קטנה, שברוב המקרים המעשיים המסה הזו לא באמת תשפיע על התשובה שלך.
- לאטום הפחמן שלנו יש 6 פרוטונים + 6 נויטרונים = 12. המסה האטומית של אטום הפחמן המסוים הזה היא 12. עם זאת, אם האטום הוא איזוטופ של פחמן 13, אנו יודעים שלאטום יש 6 פרוטונים + 7 נויטרונים = משקל אטומי. מתוך 13.
- המשקל האטומי בפועל של פחמן 13 הוא 13,003355, ומשקל זה מדויק יותר מכיוון שהוא נקבע בניסוי.
- המסה האטומית כמעט שווה למספר האיזוטופים של יסוד. למטרות חישוב בסיסי, מספר האיזוטופים שווה למסה האטומית. כאשר נקבעת בניסוי, המסה האטומית גדולה מעט ממספר האיזוטופים בשל תרומת המסה הקטנה מאוד של האלקטרונים.
שיטה 3 מתוך 3: חישוב המסה האטומית היחסית (משקל אטומי) של יסוד
שלב 1. קבע את האיזוטופים הקיימים במדגם
כימאים קובעים לעתים קרובות את הפרופורציות האיזוטופיות היחסיות במדגם באמצעות מכשיר מיוחד הנקרא ספקטרומטר מסה. עם זאת, בשיעורי כימיה לסטודנטים ולסטודנטים, מידע זה נמסר לך לעתים קרובות במבחני בית ספר וכו ', בצורה של ציונים שנקבעו בספרות המדעית.
למטרותינו, נניח שאנחנו עובדים עם האיזוטופים פחמן 12 ופחמן 13
שלב 2. קבע את השפע היחסי של כל איזוטופ במדגם
ביסוד נתון, איזוטופים שונים מתרחשים בפרופורציות שונות. שיעור זה מסומן כמעט תמיד באחוזים. לחלק מהאיזוטופים יש פרופורציות נפוצות מאוד, בעוד שאחרים נדירים ביותר - לפעמים, עד כדי כך נדירים עד שפרופורציות אלה בקושי ניתנות לזיהוי. ניתן לקבוע מידע זה באמצעות ספקטרומטריית מסה או מספרי עיון.
נניח ששפע הפחמן -12 הוא 99% ושפע הפחמן -13 הוא 1%. איזוטופים פחמניים אחרים אכן קיימים, אך בכמויות קטנות כל כך שניתן להזניח אותם בבעיה לדוגמה זו
שלב 3. הכפל את המסה האטומית של כל איזוטופ בשיעורו במדגם
הכפל את המסה האטומית של כל איזוטופ באחוזי השפע שלו (כתוב עשרוני). כדי להמיר אחוז לעשרוני, פשוט חלקו את האחוזים ב- 100. מספר האחוזים שהומרו לעשרוני תמיד יהיה 1.
- המדגם שלנו מכיל פחמן -12 ופחמן -13. אם פחמן 12 מהווה 99% מהדגימה ופחמן 13 מהווה 1% מהמדגם, הכפל 12 (מסה אטומית של פחמן -12) ב- 0.99 ו -13 (מסת אטומית של פחמן -13) ב- 0.01.
- ספרי עיון יתנו לך פרופורציות באחוזים המבוססים על כל הכמויות הידועות של האיזוטופים של אלמנט. רוב ספרי הלימוד לכימיה כוללים מידע זה בטבלה בחלקו האחורי של הספר. ספקטרומטר המסה יכול גם לקבוע את שיעור הדגימה הנבדקת.
שלב 4. הוסף את התוצאות
הוסף את תוצאות הכפל שעשית בשלב הקודם. התוצאה של סכום זה היא המסה האטומית היחסית של היסוד שלך - ממוצע ההמונים האטומיים של האיזוטופים של היסוד שלך. כאשר דנים באלמנטים באופן כללי, ולא באיזוטופים ספציפיים של היסוד, משתמשים בערך זה.
