NộI Dung
- Nguyên tử là gì?
- Đồng vị và số khối
- Công thức khối lượng trung bình
- Trung bình có trọng số và đồng vị
- Khối lượng nguyên tử trung bình: Ví dụ
Một trong những nhiệm vụ phổ biến bạn sẽ phải thực hiện với tư cách là một nhà khoa học vừa chớm nở, người có khả năng làm việc với dữ liệu là hiểu khái niệm về mức trung bình. Thông thường, bạn sẽ bắt gặp một mẫu các đối tượng tương tự khác nhau theo một đặc điểm duy nhất bạn đang nghiên cứu, chẳng hạn như khối lượng.
Bạn thậm chí có thể phải tính khối lượng trung bình của một nhóm đối tượng bạn không thể cân trực tiếp, chẳng hạn như các nguyên tử.
Hầu hết 92 nguyên tử xảy ra trong tự nhiên có hai dạng trở lên hơi khác nhau, được gọi là đồng vị. Các đồng vị của cùng một nguyên tố chỉ khác nhau về số lượng neutron có trong hạt nhân của chúng.
Có thể hữu ích khi áp dụng tất cả các nguyên tắc này cùng nhau để đưa ra khối lượng trung bình của một lựa chọn các nguyên tử được rút ra từ một nhóm các đồng vị khác nhau đã biết.
Nguyên tử là gì?
Nguyên tử là đơn vị riêng lẻ nhỏ nhất của một nguyên tố bao gồm tất cả các thuộc tính của nguyên tố đó. Các nguyên tử bao gồm một hạt nhân chứa các proton và neutron được quay quanh bởi các electron gần như không có khối lượng.
Proton và neutron nặng tương đương nhau. Mỗi proton chứa một điện tích dương có độ lớn bằng nhau và ngược dấu với điện tử (âm), trong khi neutron không mang điện tích thuần.
Các nguyên tử được đặc trưng chủ yếu bởi số nguyên tử của chúng, đây chỉ là số lượng proton trong nguyên tử. Thêm hoặc trừ các electron tạo ra một nguyên tử tích điện gọi là ion, trong khi thay đổi số lượng neutron tạo ra đồng vị của nguyên tử, và do đó, nguyên tố, theo nghi vấn.
Đồng vị và số khối
Số khối của một nguyên tử là số proton cộng với neutron mà nó có. Ví dụ, Chromium (Cr) có 24 proton (do đó xác định nguyên tố là crom) và ở dạng ổn định nhất - đó là đồng vị xuất hiện thường xuyên nhất trong tự nhiên - nó có 28 neutron. Số khối của nó là 52.
Đồng vị của một nguyên tố được chỉ định bởi số khối của chúng khi được viết ra. Do đó, đồng vị của carbon với 6 proton và 6 neutron là carbon-12, trong khi đồng vị nặng hơn với một neutron bổ sung là carbon-13.
Hầu hết các nguyên tố xảy ra dưới dạng hỗn hợp các đồng vị với một ưu thế đáng kể so với các yếu tố khác về mức độ "phổ biến". Ví dụ, 99,76 phần trăm oxy tự nhiên là oxy-16. Tuy nhiên, một số nguyên tố, chẳng hạn như clo và đồng, cho thấy sự phân bố đồng vị rộng hơn.
Công thức khối lượng trung bình
Trung bình toán học chỉ đơn giản là tổng của tất cả các kết quả riêng lẻ trong một mẫu chia cho tổng số mục trong một mẫu. Ví dụ: trong một lớp học có năm học sinh đạt được điểm đố 3, 4, 5, 2 và 5, điểm trung bình của bài kiểm tra sẽ là (3 + 4 + 5 + 2 + 5) 5 = 3,8.
Phương trình khối lượng trung bình có thể được viết theo nhiều cách, và trong một số trường hợp, bạn sẽ cần biết các tính năng liên quan đến trung bình, chẳng hạn như độ lệch chuẩn. Bây giờ, chỉ tập trung vào định nghĩa cơ bản.
Trung bình có trọng số và đồng vị
Biết tỷ lệ tương đối của mỗi đồng vị của một nguyên tố cụ thể xảy ra trong tự nhiên cho phép bạn tính toán khối lượng nguyên tử của nguyên tố đó, bởi vì nó là trung bình, không phải là khối lượng của bất kỳ một nguyên tử nào mà là một số nằm giữa các đồng vị nặng nhất và nhẹ nhất hiện tại.
Nếu tất cả các đồng vị đều có cùng một lượng, bạn có thể cộng khối lượng của từng loại đồng vị và chia cho số lượng các loại đồng vị khác nhau (thường là hai hoặc ba).
Khối lượng nguyên tử trung bình, được tính theo đơn vị khối lượng nguyên tử (amu), luôn giống với số khối, nhưng nó không phải là một số nguyên.
Khối lượng nguyên tử trung bình: Ví dụ
Clo-35 có khối lượng nguyên tử 34.969 amu và chiếm 75,77% clo trên Trái đất.
Clo-37 có khối lượng nguyên tử là 36,966 amu và phần trăm là 24,23%.
Để tính khối lượng nguyên tử trung bình của clo, sử dụng thông tin trong bảng tuần hoàn của nguyên tố (xem Tài nguyên) để tìm trung bình (có trọng số) nhưng thay đổi phần trăm thành số thập phân:
(34.969 × 0.7577) + (36.966 × 0.2423) = 35,45 amu