Πώς να βρείτε την κλασματική αφθονία ενός ισότοπου

Περιεχόμενο

• TL · DR (Πολύ μακρύ;
• Υπολογισμός των σχετικών αφθόνων δύο ισότοπων
• Υπολογισμός δείγματος
• Περισσότερα από δύο ισότοπα

Κάθε στοιχείο του περιοδικού πίνακα έχει έναν μοναδικό αριθμό θετικών φορτισμένων πρωτονίων στον πυρήνα του, αλλά ο αριθμός των νετρονίων που δεν έχουν φορτίο μπορεί να ποικίλει. Τα άτομα ενός στοιχείου με διαφορετικούς αριθμούς νετρονίων είναι ισότοπα αυτού του στοιχείου. Όλα εκτός από 20 στοιχεία έχουν περισσότερα από ένα φυσικά απαντώμενα ισότοπα και ορισμένα στοιχεία έχουν πολλά. Το κασσίτερο (Sn), με 10 φυσικά ισότοπα, είναι ο νικητής αυτής της κατηγορίας. Τα νετρόνια έχουν την ίδια μάζα με τα πρωτόνια, έτσι τα διαφορετικά ισότοπα έχουν διαφορετικές ατομικές μάζες και το ατομικό βάρος ενός στοιχείου που παρατίθεται στον περιοδικό πίνακα είναι ένας μέσος όρος κάθε ισότοπου πολλαπλασιασμένου με την αφθονία του.

Ατομικό βάρος = Σ (ατομική μάζα x σχετική αφθονία)

Είναι δυνατόν να υπολογιστεί μαθηματικά κλασματικές αφθονίες για στοιχεία με δύο ισότοπα βασισμένα στις ατομικές μάζες των ισοτόπων, αλλά χρειάζεστε εργαστηριακές τεχνικές για στοιχεία με περισσότερα από δύο.

TL · DR (Πολύ μακρύ;

Εάν ένα στοιχείο έχει δύο ισότοπα, μπορείτε να βρείτε τις κλασματικές τους αφθονίες χρησιμοποιώντας τα μαθηματικά. Διαφορετικά, χρειάζεστε ένα φασματόμετρο μάζας.

Υπολογισμός των σχετικών αφθόνων δύο ισότοπων

Εξετάστε ένα στοιχείο με δύο ισότοπα μάζας m₁ και m₂. Οι κλασματικές τους αφθονίες πρέπει να προστεθούν στο ίσο 1, οπότε αν η αφθονία του πρώτου είναι x, η αφθονία του δεύτερου είναι 1 - x. Αυτό σημαίνει

Ατομικό βάρος = m₁x + m₂(1 - χ).

Απλοποίηση και επίλυση για το x:

x = (Ατομικό βάρος - m₂) ÷ (m₁ - Μ₂)

Η ποσότητα x είναι η κλασματική αφθονία του ισοτόπου με μάζα m₁.

Υπολογισμός δείγματος

Το χλώριο έχει δύο φυσικά ισότοπα: ³⁵Cl, με μάζα 34,9689 amu (μονάδες ατομικής μάζας) και ³⁷Cl, με μια μάζα 36.9659 amu. Εάν το ατομικό βάρος του χλωρίου είναι 35,46 amu, ποια είναι η κλασματική αφθονία κάθε ισότοπου;

Ας x είναι η κλασματική αφθονία του ³⁵Cl. Σύμφωνα με την παραπάνω εξίσωση, αν αφήσουμε τη μάζα του ³⁵Cl είναι m₁ και του ³⁷Cl είναι m₂, παίρνουμε:

x = (35,46 - 36,9659) ÷ (34,9689 - 36,9659) = 0,5911 / 1,997 = -1,5059 / -1,997 = 0,756

Η κλασματική αφθονία του ³⁵Το Cl είναι 0.756 και αυτό του ³⁷Το Cl είναι 0.244.

Περισσότερα από δύο ισότοπα

Οι επιστήμονες προσδιορίζουν σχετικές αφθονίες στοιχείων με περισσότερα από δύο ισότοπα στο εργαστήριο χρησιμοποιώντας μια τεχνική που ονομάζεται φασματομετρία μάζας. Εξατμίζουν ένα δείγμα που περιέχει το στοιχείο και τον βομβαρδίζουν με ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας. Αυτό φορτίζει τα σωματίδια, τα οποία κατευθύνονται μέσω ενός μαγνητικού πεδίου που τα εκτρέπει. Τα βαρύτερα ισότοπα αποκλίνουν περισσότερο από τα ελαφρύτερα. Το φασματόμετρο μετράει τη σχέση μάζας προς φορτίο κάθε ισοτόπου που ανιχνεύει, καθώς και τη μέτρηση των αριθμών του καθενός και την εμφάνισή του ως μια σειρά γραμμών, που ονομάζεται φάσμα. Το φάσμα είναι σαν ένα γράφημα γραμμών που καταγράφει τη σχέση μάζας προς φορτίο έναντι σχετικής αφθονίας.