2. Відносна атомна маса

Атоми хімічних елементів відрізняються своїми масами. Маса атому позначається символом m a і виражається в одиницях маси кг чи г .

Маси атомів малі. Так, маса атому Гідрогену m a ( H ) = 1,673 ⋅ 10 − 24 г, а маса атому Карбону m a ( C ) = 19,994 ⋅ 10 − 24 г.

Використовувати такі числа незручно. Тому в хімії застосовується відносна атомна маса A r .
Відносна атомна маса — це відношення маси атома до атомної одиниці маси.

За атомну одиницю маси обрано \(1/12\) частини маси атома Карбону. Ця одиниця позначається літерою \(u\).

Відносні атомні маси хімічних елементів наведені у періодичній таблиці. У розрахунках, як правило, використовують значення, округлені до цілих. Виняток — A r ( Cl ) = \(35,5\).

Як обчислити атомну масу

Для окремого атома атомна маса є сумою протонів і нейтронів. Електрони набагато менші за протони та нейтрони, тому їх маса не враховується в розрахунку.

Наукова фототека/Анджей Войціцкі/Getty Images

• Хімія
  • Молекули
  • основи
  • Хімічні закони
  • Періодична таблиця
  • Проекти та експерименти
  • Науковий метод
  • Біохімія
  • Фізична хімія
  • Медична хімія
  • Хімія в повсякденному житті
  • Відомі хіміки
  • Діяльність для дітей
  • Скорочення та акроніми

  Вас можуть попросити обчислити атомну масу в хімії чи фізиці. Існує більше ніж один спосіб знайти атомну масу . Який метод ви використовуєте, залежить від інформації, яку ви надаєте. По-перше, варто зрозуміти, що саме означає атомна маса.

  Що таке атомна маса?

  Атомна маса — це сума мас протонів, нейтронів і електронів в атомі або середня маса в групі атомів. Однак електрони мають набагато меншу масу, ніж протони та нейтрони, що вони не враховуються в розрахунках. Отже, атомна маса – це сума мас протонів і нейтронів. Залежно від вашої ситуації існує три способи визначення атомної маси. Який із них використовувати, залежить від того, чи є у вас один атом, природний зразок елемента чи просто потрібно знати стандартне значення.

  3 способи визначення атомної маси

  Метод визначення атомної маси залежить від того, чи розглядаєте ви один атом, природний зразок чи зразок із відомим співвідношенням ізотопів:

  1) Знайдіть атомну масу в періодичній таблиці

  Якщо це ваша перша зустріч з хімією, ваш інструктор захоче, щоб ви навчилися використовувати періодичну таблицю , щоб знайти атомну масу ( атомну вагу ) елемента. Цей номер зазвичай вказується під символом елемента. Знайдіть десяткове число, яке є середньозваженим значенням атомних мас усіх природних ізотопів елемента.

  Приклад: якщо вас попросять назвати атомну масу вуглецю, вам спочатку потрібно знати символ його елемента C. Знайдіть C у періодичній таблиці. Одне число – це номер елемента або атомний номер вуглецю. Атомний номер збільшується, коли ви йдете по столу. Це не те значення, яке ви хочете. Атомна маса або атомна вага є десятковим числом. Кількість значущих цифр залежить від таблиці, але значення становить приблизно 12,01.

  Це значення в періодичній таблиці вказано в атомних одиницях маси або аму , але для хімічних розрахунків ви зазвичай записуєте атомну масу в грамах на моль або г/моль. Атомна маса вуглецю становитиме 12,01 грама на моль атомів вуглецю.

  2) Сума протонів і нейтронів для одного атома

  Щоб обчислити атомну масу окремого атома елемента, складіть масу протонів і нейтронів.

  Приклад: Знайдіть атомну масу ізотопу вуглецю, який містить 7 нейтронів . Ви можете бачити з періодичної таблиці, що вуглець має атомний номер 6, який є його кількістю протонів. Атомна маса атома – це маса протонів плюс маса нейтронів, 6 + 7 або 13.

  3) Середньозважене для всіх атомів елемента

  Атомна маса елемента — це середньозважене значення всіх ізотопів елемента на основі їх природного поширення. За допомогою цих кроків легко обчислити атомну масу елемента.

  Як правило, у цих завданнях вам надається список ізотопів із зазначенням їх маси та їхнього природного поширення у десятковому або відсотковому вигляді.

  1. Помножте масу кожного ізотопу на його вміст. Якщо ваш достаток дорівнює відсоткам, розділіть свою відповідь на 100.
  2. Додайте ці значення разом.

  Відповідь – загальна атомна маса або атомна вага елемента.

  Приклад. Вам дали зразок, що містить 98% вуглецю-12 і 2% вуглецю-13 . Яка відносна атомна маса елемента?

  Спочатку переведіть відсотки в десяткові значення, поділивши кожен відсоток на 100. Зразок стане 0,98 вуглецю-12 і 0,02 вуглецю-13. (Порада: ви можете перевірити свою математику, переконавшись, що сума десяткових дробів дорівнює 1. 0,98 + 0,02 = 1,00).

  Далі помножте атомну масу кожного ізотопу на частку елемента в зразку:

  0,98 х 12 = 11,76
  0,02 х 13 = 0,26

  Щоб отримати остаточну відповідь, складіть разом:

  11,76 + 0,26 = 12,02 г/моль

  Розширена примітка: ця атомна маса трохи вища за значення, наведене в періодичній таблиці для елемента вуглецю. Що це вам говорить? Зразок, який вам дали для аналізу, містив більше вуглецю-13, ніж у середньому. Ви знаєте це, тому що ваша відносна атомна маса вища за значення в періодичній таблиці Менделєєва , навіть якщо число в періодичній таблиці містить більш важкі ізотопи, такі як вуглець-14. Також зауважте, що числа, наведені в таблиці Менделєєва, стосуються земної кори/атмосфери і можуть мало впливати на очікуване співвідношення ізотопів у мантії, ядрі чи інших світах.

  З часом ви можете помітити, що значення атомної маси, наведені для кожного елемента періодичної таблиці, можуть дещо змінитися. Це відбувається, коли вчені переглядають розрахункове співвідношення ізотопів у корі. У сучасних періодичних системах іноді вказується діапазон значень, а не одна атомна маса.