كيفية إيجاد متوسط الكتلة الذرية: 8 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: Jason Gerald | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-15 08:08

متوسط الكتلة الذرية ليس مقياسًا مباشرًا لذرة واحدة. هذه الكتلة هي متوسط الكتلة لكل ذرة لعينة عامة لعنصر معين. إذا كان بإمكانك حساب كتلة جزء من المليار من الذرة ، يمكنك حساب هذه القيمة بنفس الطريقة التي تحسب بها أي متوسط آخر. لحسن الحظ ، هناك طريقة أسهل لحساب الكتلة الذرية ، والتي تعتمد على البيانات المعروفة من ندرة النظائر المختلفة.

خطوة

جزء 1 من 2: حساب متوسط الكتلة الذرية

الخطوة 1. فهم النظائر والكتل الذرية

تحدث معظم العناصر بشكل طبيعي في مجموعة متنوعة من الأشكال ، تسمى النظائر. العدد الكتلي لكل نظير هو عدد البروتونات والنيوترونات في نواته. يزن كل بروتون ونيوترون وحدة كتلة ذرية (amu). الاختلاف الوحيد بين نظيرين لعنصر ما هو عدد النيوترونات لكل ذرة ، مما يؤثر على الكتلة الذرية. ومع ذلك ، فإن العناصر لها دائمًا نفس عدد البروتونات.

• يتأثر متوسط الكتلة الذرية لعنصر بالتغيرات في عدد النيوترونات الخاصة به ، ويمثل متوسط الكتلة لكل ذرة في عينة عامة من عنصر.
• على سبيل المثال ، يحتوي عنصر الفضة (Ag) على نظيرين طبيعيين ، وهما Ag-107 و Ag-109 (أو). ¹⁰⁷حج و ¹⁰⁹اي جي). تتم تسمية النظائر بناءً على "عدد كتلتها" أو عدد البروتونات والنيوترونات في الذرة. هذا يعني أن Ag-109 يحتوي على نيوترونين أكثر من Ag-107 لذا فإن كتلته أكبر قليلاً.

الخطوة 2. لاحظ كتلة كل نظير

أنت بحاجة إلى نوعين من البيانات لكل نظير. يمكنك العثور على هذه البيانات في الكتب المدرسية أو مصادر الإنترنت مثل webelements.com. البيانات الأولى هي الكتلة الذرية ، أو كتلة ذرة واحدة من كل نظير. تمتلك النظائر التي تحتوي على عدد أكبر من النيوترونات كتلة أكبر.

• على سبيل المثال ، نظير الفضة Ag-107 له كتلة ذرية 106 ، 90509 المدرسة الثانوية (وحدة كتلة ذرية). وفي الوقت نفسه ، فإن النظير Ag-109 له كتلة أكبر قليلاً ، وهي 108, 90470.
• قد تختلف آخر منزلتين عشريتين قليلاً بين المصادر. لا تقم بتضمين أي أرقام بين قوسين بعد الكتلة الذرية.

الخطوة 3. اكتب وفرة كل نظير

تشير هذه الوفرة إلى مدى شيوع النظير من حيث النسبة المئوية لجميع الذرات التي يتكون منها العنصر. يتناسب كل نظير مع وفرة العنصر (كلما زادت وفرة النظير كلما زاد التأثير على متوسط الكتلة الذرية). يمكنك العثور على هذه البيانات في نفس مصادر الكتلة الذرية. يجب أن تكون وفرة جميع النظائر 100٪ (على الرغم من أنه قد يكون هناك خطأ طفيف بسبب أخطاء التقريب).

• يحتوي النظير Ag-107 على وفرة 51.86٪ ، بينما Ag-109 أقل شيوعًا بنسبة 48.14٪. هذا يعني أن العينة العامة للفضة تتكون من 51.86٪ Ag-107 و 48.14٪ Ag-109.
• تجاهل أي نظائر لم يتم سرد وفرتها. لا توجد نظائر مثل هذه بشكل طبيعي على الأرض.

الخطوة 4. تحويل نسبة الوفرة إلى رقم عشري

قسّم نسبة الوفرة على 100 لتحصل على نفس القيمة بالأرقام العشرية.

في نفس المشكلة ، فإن عدد الوفرة هو 51.86 / 100 = 0, 5186 و 48 ، 14/100 = 0, 4814.

الخطوة 5. أوجد متوسط الكتلة الذرية المرجح للنظير المستقر

متوسط الكتلة الذرية لعنصر له عدد من النظائر ن يساوي (كتلة_{النظير 1} * وفرة_{النظير 1}) + (كتلة_{النظير 2} * وفرة_{النظير 2}) +… + (كتلة_{ن نظير} * وفرة_{ن نظير}. هذا مثال على "المتوسط المرجح" ، مما يعني أنه كلما زادت الكتلة (كلما زادت الوفرة) زاد التأثير على النتيجة. إليك كيفية استخدام الصيغة أعلاه على الفضة:

• متوسط الكتلة الذرية_{اي جي} = (الكتلة_{أغسطس - 107} * وفرة_{أغسطس - 107}) + (كتلة_Ag-109 * وفرة_Ag-109)

  =(106, 90509 * 0, 5186) + (108, 90470 * 0, 4814)

  = 55, 4410 + 52, 4267

  = 107 ، 8677 المدرسة الثانوية.

• انظر إلى العناصر الموجودة في الجدول الدوري للتحقق من إجابتك. عادة ما يتم سرد متوسط الكتلة الذرية أسفل رمز العنصر.

جزء 2 من 2: استخدام نتائج الحساب

الخطوة 1. تحويل الكتلة إلى عدد ذري

يوضح متوسط الكتلة الذرية العلاقة بين الكتلة والعدد الذري في عينة عامة من عنصر. هذا مفيد في مختبرات الكيمياء لأن حساب العدد الذري مباشرة يكاد يكون مستحيلًا ، لكن حساب كتلته سهل إلى حد ما. على سبيل المثال ، يمكنك وزن عينة من الفضة وتقدير أن كل 107.8677 أوقية من كتلتها تحتوي على ذرة واحدة من الفضة.

الخطوة 2. تحويل إلى كتلة مولارية

وحدة الكتلة الذرية صغيرة جدًا. وهكذا ، يزن الكيميائيون عمومًا العينات بالجرام. لحسن الحظ ، تم تعريف هذا المفهوم لتسهيل التحويل. ببساطة اضرب متوسط الكتلة الذرية في 1 جم / مول (ثابت الكتلة المولية) للحصول على الإجابة بوحدة جم / مول. على سبيل المثال ، يحتوي 107.8677 جرامًا من الفضة على متوسط مول واحد من ذرات الفضة.

الخطوة 3. أوجد متوسط الكتلة الجزيئية

نظرًا لأن الجزيء عبارة عن مجموعة من الذرات ، يمكنك جمع كتل الذرات لحساب الكتلة الجزيئية. إذا كنت تستخدم متوسط الكتلة الذرية (وليس كتلة نظير معين) ، فإن النتيجة هي متوسط كتلة الجزيئات الموجودة بشكل طبيعي في العينة. مثال:

• جزيء الماء له الصيغة الكيميائية H₂O. لذلك ، فهي تتكون من ذرتين هيدروجين (H) وذرة أكسجين واحدة (O).
• يبلغ متوسط الكتلة الذرية للهيدروجين 1.00794 amu. وفي الوقت نفسه ، يبلغ متوسط كتلة ذرات الأكسجين 159994 وحدة دولية.
• الكتلة الجزيئية H₂المتوسط O يساوي (1.00794) (2) + 15.9994 = 18.01528 amu ، أي ما يعادل 18.01528 جم / مول.

نصائح

• يستخدم مصطلح الكتلة الذرية النسبية أحيانًا كمرادف لمتوسط الكتلة الذرية. ومع ذلك ، هناك فرق بسيط بين الاثنين لأن الكتلة الذرية النسبية لا تحتوي على وحدات ، ولكنها تمثل الكتلة بالنسبة لذرة الكربون C-12. شريطة استخدام وحدات الكتلة الذرية في حساب متوسط الكتلة الخاص بك ، فإن هاتين القيمتين متطابقتين بشكل أساسي.
• مع بعض الاستثناءات الخاصة ، العناصر الموجودة على يمين الجدول الدوري لها متوسط كتلة أكبر من العناصر الموجودة على اليسار. قد تكون هذه طريقة سهلة للتحقق مما إذا كانت إجابتك منطقية.
• 1 وحدة كتلة ذرية تعرف بأنها 1/12 من كتلة ذرة كربون C-12.
• يتم حساب وفرة النظائر بناءً على العينات التي تحدث بشكل طبيعي على الأرض. قد يكون للمركبات غير العادية مثل النيازك أو العينات المختبرية نسب نظيرية مختلفة ، ونتيجة لذلك ، متوسط كتل ذرية مختلفة.
• يمثل الرقم الموجود بين قوسين بعد الكتلة الذرية عدم التأكد من الرقم الأخير. على سبيل المثال ، الكتلة الذرية 1.0173 (4) تعني أن عينة عامة من الذرات لها كتلة في النطاق 1.0173 ± 0.0004. لا تحتاج إلى استخدام هذا الرقم ما لم يُطلب منك ذلك في المشكلة.
• استخدم متوسط الكتلة الذرية عند حساب الكتل التي تتضمن عناصر ومركبات.