Jak obliczyć masę atomową pierwiastka?
Masa atomowa pierwiastka podana w układzie okresowym jest średnią ważoną mas jego naturalnie występujących izotopów. Aby ją obliczyć, pomnóż masę każdego izotopu przez jego udział procentowy, dodaj otrzymane wyniki i podziel sumę przez 100.
Czym jest masa atomowa?
Masa atomowa określa masę atomu wyrażoną w atomowych jednostkach masy, oznaczanych symbolem u. Jeden unit jest równy 1/12 masy atomu izotopu węgla-12. W przybliżeniu 1 u ma wartość 1,66 · 10−27 kg.
Trzeba odróżnić masę konkretnego izotopu od średniej masy atomowej pierwiastka. Liczba masowa izotopu, oznaczana literą A, jest sumą protonów i neutronów w jego jądrze. Dotyczy więc konkretnego rodzaju atomu i zwykle jest liczbą całkowitą.
Ten sam pierwiastek może występować w postaci izotopów, czyli atomów o tej samej liczbie protonów, ale różnej liczbie neutronów. Mają one różne masy. Wartość zapisana w układzie okresowym uwzględnia wszystkie naturalne izotopy oraz ich udział w przyrodzie, dlatego często nie jest liczbą całkowitą.
Na czym polega średnia ważona?
Średnia ważona różni się od zwykłej średniej arytmetycznej. Izotop występujący częściej ma większy wpływ na wynik końcowy niż izotop obecny w niewielkiej ilości. Dla chloru można przyjąć, że jego naturalny skład obejmuje dwa główne izotopy:
| Izotop | Masa izotopu (u) | Udział w przyrodzie (%) |
|---|---|---|
| chlor-35 | 35 | 75,8 |
| chlor-37 | 37 | 24,2 |
Chlor-35 występuje częściej, więc jego masa silniej wpływa na średnią. Dlatego wynik będzie bliższy 35 u niż 37 u. Nie można obliczyć go jako zwykłej średniej (35 + 37) / 2, ponieważ oba izotopy nie występują w takich samych ilościach.
Jak obliczyć masę atomową pierwiastka?
Do obliczenia średniej masy atomowej używa się wzoru:
mśr = (m1 · p1 + m2 · p2 + …) / 100
Symbole oznaczają masy poszczególnych izotopów oraz ich udziały procentowe. Obliczenie można wykonać w trzech etapach:
- Pomnóż masę każdego izotopu przez jego procentowy udział w przyrodzie.
- Dodaj wszystkie otrzymane iloczyny.
- Podziel sumę przez 100, ponieważ udziały podano w procentach.
Dla chloru obliczenie wygląda następująco:
mśr = (35 · 75,8 + 37 · 24,2) / 100
mśr = (2653 + 895,4) / 100 = 35,484 u
Po zaokrągleniu otrzymujemy 35,5 u. Taka wartość znajduje się w układzie okresowym przy symbolu chloru. W dokładnych obliczeniach można zachować więcej cyfr po przecinku, a sposób zaokrąglenia należy dopasować do polecenia.
Masa atomowa a masa molowa
Masa atomowa dotyczy pojedynczego atomu i jest wyrażana w unitach, czyli u. Masa molowa określa masę jednego mola atomów lub cząsteczek i ma jednostkę g/mol.
Wartości liczbowe mogą być takie same. Dla tlenu atomowa masa względna wynosi w przybliżeniu 16, a masa molowa atomowego tlenu wynosi około 16 g/mol. Nie oznacza to jednak, że są to te same wielkości. Zapis 16 u odnosi się do masy atomu, natomiast 16 g/mol do masy jednego mola atomów.
Masy atomowej nie należy też mylić z masą cząsteczkową. Masa cząsteczkowa jest sumą mas atomowych wszystkich atomów tworzących daną cząsteczkę, na przykład dla wody H2O wynosi 18 u.
Najważniejsza zasada brzmi: masa atomowa pierwiastka w układzie okresowym to średnia ważona mas jego izotopów, a nie suma protonów i neutronów jednego, wybranego atomu. Jednostką tej wielkości jest u, natomiast dla masy jednego mola stosuje się g/mol.
