الكتلة الذرية هو مجموع كل البروتونات والنيوترونات والإلكترونات في ذرة أو جزيء واحد. كتلة الإلكترون صغيرة جدًا بحيث يمكن تجاهلها وعدم أخذها في الاعتبار. على الرغم من أن مصطلح الكتلة الذرية غير صحيح من الناحية الفنية ، إلا أنه غالبًا ما يستخدم للإشارة إلى متوسط الكتلة الذرية لجميع نظائر العنصر. هذا التعريف الثاني هو في الواقع الكتلة الذرية النسبية ، والتي تُعرف أيضًا باسم الوزن الذري عنصر. يأخذ الوزن الذري في الحسبان متوسط كتلة النظائر الطبيعية لنفس العنصر. يجب على الكيميائيين التمييز بين هذين النوعين من الكتلة الذرية لتوجيه عملهم - على سبيل المثال ، يمكن أن تؤدي قيمة الكتلة الذرية غير الصحيحة إلى حساب غير صحيح للنتائج التجريبية.
خطوة
طريقة 1 من 3: قراءة الكتلة الذرية في الجدول الدوري
الخطوة 1. فهم كيفية تمثيل الكتلة الذرية
الكتلة الذرية هي كتلة الذرة أو الجزيء. يمكن التعبير عن الكتلة الذرية بوحدات الكتلة القياسية في النظام الدولي للوحدات - جرامات ، كيلوجرامات ، إلخ. ومع ذلك ، نظرًا لأن الكتلة الذرية صغيرة جدًا عند التعبير عنها بهذه الوحدات ، غالبًا ما يتم التعبير عن الكتلة الذرية بوحدات الكتلة الذرية المركبة (عادةً ما يتم اختصارها u أو amu). المعيار لوحدة كتلة ذرية واحدة هو 1/12 من كتلة نظير الكربون 12 القياسي.
تعبر وحدة الكتلة الذرية عن كتلة مول واحد من عنصر أو جزيء بالجرام. هذه خاصية مفيدة جدًا في الحسابات العملية لأن هذه الوحدة تجعل من السهل التحويل بين الكتل والمولات لكميات من الذرات أو الجزيئات من نفس النوع
الخطوة 2. أوجد الكتلة الذرية في الجدول الدوري
تسرد معظم الجداول الدورية الكتلة الذرية النسبية (الوزن الذري) لكل عنصر. يتم سرد هذه الكتلة دائمًا كرقم في أسفل شبكة العناصر في الجدول ، أسفل رمز كيميائي يقرأ حرفًا أو حرفين. عادة ما يتم تمثيل هذا الرقم على أنه رقم عشري وليس عددًا صحيحًا.
- لاحظ أن الكتل الذرية النسبية المدرجة في الجدول الدوري هي متوسط قيم العناصر ذات الصلة. العناصر الكيميائية لها نظائر مختلفة - أشكال كيميائية لها كتل مختلفة بسبب إضافة أو طرح نيوترون واحد أو أكثر من نواة الذرة. وبالتالي ، يمكن استخدام الكتلة الذرية النسبية المدرجة في الجدول الدوري كمتوسط قيمة لذرات عنصر معين ، ولكن لا ككتلة ذرة واحدة من العنصر.
- تُستخدم الكتل الذرية النسبية ، مثل تلك الموجودة في الجدول الدوري ، لحساب الكتل المولية للذرات والجزيئات. الكتلة الذرية ، عندما يتم تمثيلها في amu كما في الجدول الدوري ، من الناحية الفنية لا تحتوي على وحدات. ومع ذلك ، فإن ضرب الكتلة الذرية في 1 جم / مول يعطينا كمية يمكن استخدامها للكتلة المولية للعنصر - الكتلة (بالجرام) لمول واحد من ذرة العنصر.
الخطوة 3. افهم أن القيم الموجودة في الجدول الدوري هي متوسط الكتلة الذرية لعنصر ما
كما أوضحنا سابقًا ، فإن الكتلة الذرية النسبية المدرجة لكل عنصر في الجدول الدوري هي متوسط قيمة جميع نظائر الذرة. هذا المتوسط مهم للعديد من العمليات الحسابية - على سبيل المثال ، حساب الكتلة المولية لجزيء يتكون من عدة ذرات. ومع ذلك ، عند العمل مع الذرات الفردية ، فإن هذا الرقم لا يكفي في بعض الأحيان.
- القيمة في الجدول الدوري ليست قيمة دقيقة لأي كتلة ذرية واحدة لأنها تمثل متوسط عدة أنواع مختلفة من النظائر.
- يجب حساب الكتل الذرية للذرات الفردية مع الأخذ في الاعتبار العدد الدقيق للبروتونات والنيوترونات في ذرة واحدة.
طريقة 2 من 3: حساب الكتلة الذرية للذرات الفردية
الخطوة 1. أوجد العدد الذري للعنصر أو النظير
العدد الذري هو عدد البروتونات في عنصر وليس له عدد متغير. على سبيل المثال ، كل ذرات الهيدروجين ، وذرات الهيدروجين فقط ، لها بروتون واحد. يحتوي الصوديوم على عدد ذري قدره 11 لأن نواته تحتوي على أحد عشر بروتونًا ، بينما يحتوي الأكسجين على عدد ذري قدره 8 لأن نواته بها ثمانية بروتونات. يمكنك العثور على العدد الذري لأي عنصر في الجدول الدوري - في أي جدول دوري قياسي تقريبًا. الرقم الذري هو الرقم فوق الرمز الكيميائي الذي يقرأ حرفًا أو حرفين. هذا الرقم هو دائما عدد صحيح موجب.
- لنفترض أننا نعمل مع ذرات كربون. يحتوي الكربون دائمًا على ستة بروتونات. لذلك ، نعلم أن عددها الذري هو 6. ونرى أيضًا في الجدول الدوري أن مربع الكربون (C) يحتوي على الرقم "6" في الأعلى ، مما يشير إلى أن العدد الذري للكربون هو ستة.
- لاحظ أن العدد الذري لعنصر ما ليس له تأثير مباشر على كتلته الذرية النسبية كما هو مكتوب في الجدول الدوري. بينما يبدو من المحتمل أن الكتلة الذرية للذرة هي ضعف عددها الذري (خاصة بين العناصر الموجودة أعلى الجدول الدوري) ، لا يتم حساب الكتلة الذرية أبدًا بضرب العدد الذري للعنصر في اثنين.
الخطوة 2. أوجد عدد النيوترونات في النواة
يمكن أن يختلف عدد النيوترونات حسب ذرات عنصر معين. على الرغم من أن ذرتين لهما نفس عدد البروتونات وأعداد مختلفة من النيوترونات هي نفس العنصر ، إلا أنهما نظائر مختلفة للعنصر. على عكس عدد البروتونات في العنصر الذي لا يتغير أبدًا ، يمكن أن يختلف عدد النيوترونات في ذرات عنصر معين ، لذلك يجب تمثيل متوسط الكتلة الذرية للعنصر كقيمة عشرية بين رقمين صحيحين.
- يمكن تحديد عدد النيوترونات من خلال تحديد نظير العنصر. على سبيل المثال ، الكربون 14 هو نظير مشع طبيعي للكربون 12. سترى غالبًا نظائر تم تعيين رقم صغير لها في الجزء العلوي (مرتفع) قبل رمز العنصر: 14ج- يتم حساب عدد النيوترونات بطرح عدد البروتونات من عدد النظائر: 14 - 6 = 8 نيوترونات.
- لنفترض أن ذرة الكربون التي نتعامل معها بها ستة نيوترونات (12ج). إنه أكثر نظائر الكربون شيوعًا ، ويشكل ما يقرب من 99 ٪ من جميع ذرات الكربون. ومع ذلك ، فإن حوالي 1٪ من ذرات الكربون تحتوي على 7 نيوترونات (13ج). الأنواع الأخرى من ذرات الكربون ، التي تحتوي على أكثر أو أقل من 6 أو 7 نيوترونات ، قليلة العدد.
الخطوة 3. قم بإضافة عدد البروتون والنيوترونات
هذه هي الكتلة الذرية للذرة. لا تقلق بشأن عدد الإلكترونات التي تدور حول النواة - فالكتلة المدمجة صغيرة جدًا لدرجة أنه في معظم الحالات العملية لن تؤثر هذه الكتلة حقًا على إجابتك.
- تحتوي ذرة الكربون على 6 بروتونات + 6 نيوترونات = 12. الكتلة الذرية لذرة الكربون بالتحديد هي 12. ومع ذلك ، إذا كانت الذرة نظيرًا لكربون 13 ، فإننا نعلم أن الذرة بها 6 بروتونات + 7 نيوترونات = الوزن الذري من 13.
- الوزن الذري الفعلي للكربون 13 هو 13،003355 ، وهذا الوزن أكثر دقة لأنه تم تحديده تجريبياً.
- تساوي الكتلة الذرية تقريبًا عدد نظائر العنصر. لأغراض الحساب الأساسية ، فإن عدد النظائر يساوي الكتلة الذرية. عند تحديد الكتلة الذرية تجريبياً ، تكون الكتلة الذرية أكبر قليلاً من عدد النظائر بسبب مساهمة الكتلة الصغيرة جدًا للإلكترونات.
طريقة 3 من 3: حساب الكتلة الذرية النسبية (الوزن الذري) للعنصر
الخطوة 1. تحديد النظائر الموجودة في العينة
غالبًا ما يحدد الكيميائيون النسب النسبية للنظائر في عينة باستخدام أداة خاصة تسمى مطياف الكتلة. ومع ذلك ، في دروس الكيمياء للطلاب وطلاب الجامعات ، غالبًا ما يتم تقديم هذه المعلومات لك في الاختبارات المدرسية ، وما إلى ذلك ، في شكل درجات تم تحديدها في الأدبيات العلمية.
لأغراضنا ، لنفترض أننا نتعامل مع نظيري الكربون 12 وكربون 13
الخطوة 2. تحديد الوفرة النسبية لكل نظير في العينة
في عنصر معين ، تحدث نظائر مختلفة بنسب مختلفة. يتم الإشارة إلى هذه النسبة دائمًا كنسبة مئوية. بعض النظائر لها نسب شائعة جدًا ، في حين أن البعض الآخر نادر جدًا - أحيانًا يكون نادرًا جدًا بحيث يصعب اكتشاف هذه النسب. يمكن تحديد هذه المعلومات من خلال قياس الطيف الكتلي أو من الكتب المرجعية.
لنفترض أن وفرة الكربون -12 تبلغ 99٪ وأن وفرة الكربون -13 تبلغ 1٪. توجد نظائر كربون أخرى ، ولكن بكميات صغيرة يمكن إهمالها في هذا المثال
الخطوة 3. اضرب الكتلة الذرية لكل نظير في نسبته في العينة
اضرب الكتلة الذرية لكل نظير في النسبة المئوية للوفرة (مكتوبة بالنظام العشري). لتحويل نسبة مئوية إلى رقم عشري ، ما عليك سوى قسمة النسبة المئوية على 100. سيكون عدد النسب المئوية التي تم تحويلها إلى رقم عشري دائمًا 1.
- تحتوي عينتنا على كربون -12 وكربون -13. إذا كان الكربون 12 يشكل 99٪ من العينة ويشكل الكربون 13 1٪ من العينة ، اضرب 12 (الكتلة الذرية للكربون -12) في 0.99 و 13 (الكتلة الذرية للكربون -13) في 0.01.
- ستمنحك الكتب المرجعية النسب المئوية بناءً على جميع الكميات المعروفة لنظائر العنصر. تتضمن معظم كتب الكيمياء المدرسية هذه المعلومات في جدول في الجزء الخلفي من الكتاب. يمكن لمطياف الكتلة أيضًا تحديد نسبة العينة التي يتم اختبارها.
الخطوة 4. اجمع النتائج
اجمع نتائج الضرب التي قمت بها في الخطوة السابقة. نتيجة هذا المجموع هي الكتلة الذرية النسبية للعنصر - متوسط الكتل الذرية لنظائر عنصرك. عند مناقشة العناصر بشكل عام ، وليس نظائر محددة للعنصر ، يتم استخدام هذه القيمة.
