Atom ağırlığı: nedir, nasıl hesaplanır ve örnekler

Atom ağırlığı, belirli bir kimyasal elementin atomlarının ortalama kütlesidir. Kelimenin tam anlamıyla farklı olmasına rağmen, açıkça bir atom kütlesi olarak bilinir ve kullanılır.

Fizikte 'ağırlık' terimi, Newton gibi kuvvet birimleriyle ifade edilen bir çekim alanına uygulanan kuvveti ifade eder. Bununla birlikte, 1908'den bu yana, şu anda daha iyi nispi atom kütlesi olarak bilinen atom ağırlığı terimi kullanılmıştır; yani, eş anlamlıdırlar.

Atomlar, aynı element için bile o kadar küçük, bol ve farklıdır ki, onlara kütle gibi fiziksel bir büyüklük kazandırmak kolay bir iş değildir. Kesin olarak zaman içerisinde kimyasal elementin ağırlığını veya atom kütlesini temsil eden ünitenin seçimi değişmiştir.

İlk olarak, hidrojen atomu (H) olan en küçük atomun kütlesi atomik kütle birimi olarak seçildi. Daha sonra 1/16 doğal oksijen atom kütlesi birimine değiştirildi ve daha sonra hafif izotopları 16 ° C'ye tercih edildi.

1961'den beri, karbon atomunun (C) büyük önemi nedeniyle, atom ağırlığını C-12 izotopuna yönlendirmek için seçildi. Ek olarak, C atomu merkezi kimyasal element veya organik kimya ve biyokimyanın anahtarıdır.

Atom ağırlığı nedir?

Kimyasal bir element oluşturan doğal izotopların kütlelerinin ortalama ağırlığı, atom ağırlığı (AP) olarak bilinir. Terim, kimyasal elementlerin her birinin atomlarının sahip olduğu nispi atom kütlesini belirtir.

İlk bölümde belirtildiği gibi, atomik ağırlık terimi geleneksel olarak kullanılır, ancak gerçekte atomik kütledir. 1961'den bu yana, Karbon-12 atomuna dayanarak, göreceli atomik ağırlıkların ölçeği için 12 değeri kabul edildi.

Peki o zaman atom kütlesi nedir? Elektronların kattığı kütle önemsiz, atomun sahip olduğu proton ve nötronların toplamıdır. Örneğin hidrojen (H) atom kütlesi 1.00974 Da ve Magnezyum (Mg) kütlesi 24.3050 Da'dır.

Karşılaştırma yapmak gerekirse, bu Mg atomlarının H atomlarından daha ağır olduğu anlamına gelir: tam olarak 24 kat. Bir kimyasal elementin ağırlık veya atom kütlesinin değerleri gerektiğinde, periyodik tabloya danışılarak elde edilebilir.

birimler

Birinci atomik ağırlık birimlerinden biri olan uma, bir oksijen atomunun ağırlığının 1 / 16'sında (0.0625) ifade edildi.

Bu birim, bir elementin doğal izotoplarının 1912'den itibaren varlığını keşfederek değişti; bu nedenle, izotoplar artık göz ardı edilemezdi.

Halen, atomik kütlenin veya daltonun standart birimi 12C izotop atomunun ağırlığının 1 / 12'sidir. Bu, 13C ve 14C'den daha stabil ve bol miktarda bulunur.

Standart bir atomik kütle birimi, bir nükleonun (bir proton veya bir nötron) kütlesidir ve 1 g / mol'e eşittir. Bu birleşme veya standardizasyon, 12 birim atom kütlesinin atandığı bir C-12 atomu ile yapıldı.

Ve böylece, göreceli atom ağırlığı veya atom kütlesi artık bir mol atom başına gram olarak ifade edilebilir.

Atom ağırlığı nasıl hesaplanır?

Atom ağırlığını belirlemek için, önce belirli bir atomun sahip olduğu proton ve nötron sayısının toplamı olan izotopun atom kütlesini hesaplamamız gerekir.

Kütlesi nötron ve protonlara kıyasla önemsiz olduğu için sahip olduğu elektron miktarını dikkate almaz.

Aynısı, aynı elementin her izotopuyla yapılır. Daha sonra, doğal bolluğunu bilerek, m ∙ A (m = atomik kütle ve 100 bölü A bolluğu) ürününü ekleyerek tüm izotopların ağırlıklı ortalama atomik kütlesini hesaplıyoruz.

Örneğin, % 93'ü 56Fe, % 5'i 54Fe ve geri kalan% 2'si 57Fe olan bir küme demir atomu olduğunu varsayalım. Atom kütleleri, kimyasal sembollerin sol üst köşelerinde zaten işaretlenmiştir. Daha sonra hesaplanıyor:

56 (0.93) + 54 (0.05) + 57 (0.02) = 55.92 g / mol Fe atomu

Bu kümede, demir 55.92 atom ağırlığına sahiptir. Peki ya tüm dünya gezegeninin geri kalanı veya evrenin geri kalanı? Kümede, Dünya'yı göz önünde bulundurursanız bolluğu değişen, daha fazla izotopun olacağı ve hesapların daha karmaşık hale geldiği ancak üç tane izotop vardır.

hususlar

Periyodik tablodaki raporlanan elementlerin atomik ağırlığının hesaplanmasında aşağıdakiler dikkate alınmalıdır:

- Aynı kimyasal elementin yapısında bulunan izotoplar. Farklı sayıda nötron içeren aynı kimyasal elementin atomları o kimyasal elementin izotoplarıdır.

-Her bir izotoptan elde edilen numunelerde her birinin atom kütlesi dikkate alınır.

-Ayrıca, doğada bulunan numunelerde belirli bir element için izotopların her birinin nispi bolluğu da önemlidir.

- Tek bir atomun atomik ağırlığının değerini yalnız veya elementin doğal bir numunesinde bulabilirsiniz. Veya standart veya ortalama atom ağırlığını belirleyen, aynı elementin izotopları durumunda bir atom grubunun.

-Kimyasal elementlerin standart atom ağırlığını belirlemek için, aynı elementin bir veya daha fazla izotopu dikkate alınmıştır.

- Francio (Fr) gibi stabil izotoplara sahip olmayan ve henüz standart bir atom ağırlığına sahip olmayan bazı kimyasal elementler vardır.

Örnekler

Kimyasal elementlerin periyodik cetveline bakılarak, kimyasal elementin atom ağırlığı bulunabilir; yani, tüm kararlı izotoplar göz önünde bulundurularak hesaplananlar (ve bu nedenle bir çok ondalık basma eğilimindedir).

Burada, atomik hidrojen sayısının (H), proton sayısına eşit, 1'e eşit olduğu gözlenmiştir. H'nin atom ağırlığı, 1.00794 ve ± 0.00001 u değerine sahip tüm elementlerin en küçüğüdür.

Bor için atomik ağırlığı, doğada elde edilen iki izotop ve değeri 10, 806 ila 10, 821 arasında değişen tespit edilmiştir.

Doğada izotopları olmayan doğal veya sentetik olmayan elementlerde standart bir atomik ağırlık yoktur; Diğer kimyasal elementlerin yanı sıra yukarıda belirtilen francium (Fr), polonyum (Po), radon (Ra) gibi.

Bu durumlarda, atom ağırlığı, bu elementin proton ve nötronlarının toplamı ile sınırlıdır.

Atomik ağırlığın değeri parantez içinde rapor edilir, bu standart bir atom ağırlığı olmadığı anlamına gelir. Hatta, belirli bir elementin daha fazla izotopu keşfedilirse, standart atomik ağırlığın değeri değişebilir.