Definisi jisim atom, jenis, cara mengira, contohnya

The jisim atom Ini adalah jumlah perkara yang terdapat dalam atom, yang boleh dinyatakan dalam unit fizikal biasa atau dalam unit jisim atom (UMA atau U). Atom kosong dalam hampir keseluruhan strukturnya; elektron yang kabur di kawasan yang dipanggil orbital, di mana terdapat kebarangkalian tertentu untuk mencari mereka, dan nukleus mereka.

Dalam nukleus atom adalah proton dan neutron; Yang pertama dengan caj positif, sementara detik dengan beban neutral. Kedua -dua zarah subatomik ini mempunyai jisim yang lebih besar daripada elektron; Oleh itu, jisim atom ditadbir oleh nukleusnya dan bukan oleh kekosongan atau elektron.

Zarah subatomik utama dan jisim nukleus. Sumber: Gabriel Bolívar.

Jisim elektron adalah kira -kira 9.1 · 10^-31 kg, sementara proton 1.67 · 10^-27 kg, menjadi nisbah jisim 1.800; iaitu, proton "berat" 1.800 kali lebih banyak daripada elektron. Begitu juga perkara yang sama berlaku dengan jisim neutron dan elektron. Itulah sebabnya sumbangan besar -besaran elektron untuk tujuan biasa dianggap boleh diabaikan.

Kerana ini, biasanya diandaikan bahawa jisim atom, atau jisim atom hanya bergantung pada jisim nukleus; yang seterusnya, terdiri daripada jumlah subjek neutron dan proton. Dari pemikiran ini dua konsep muncul: bilangan jisim dan jisim atom, kedua -duanya berkaitan dengan intim.

Mempunyai begitu banyak "kosong" dalam atom, dan kerana jisimnya hampir seluruhnya teras, diharapkan yang terakhir akan menjadi sangat padat.

Sekiranya kita mengambil kekosongan ini ke mana -mana badan atau objek, dimensinya secara drastik. Juga, jika kita dapat membina objek kecil berdasarkan nukleus atom (tanpa elektron), maka ini akan mempunyai jisim berjuta -juta tan.

Sebaliknya, massa atom membantu membezakan atom yang berbeza dari elemen yang sama; Ini adalah, isotop. Mempunyai isotop yang lebih banyak daripada yang lain, purata jisim atom untuk elemen tertentu mesti dianggarkan; Rata -rata yang boleh berbeza dari planet di planet, atau dari satu ruang angkasa ke kawasan lain.

[TOC]

Definisi dan konsep

Secara definisi, jisim atom adalah jumlah massa proton dan neutron mereka yang dinyatakan dengan UMA atau U. Nombor yang dihasilkan (juga dipanggil nombor jisim) diletakkan tanpa dimensi di sudut kiri atas dalam notasi yang digunakan untuk nukleid. Contohnya, untuk elemen ^{lima belas}X jisim atomnya adalah 15um atau 15u.

Jisim atom tidak boleh mengatakan banyak mengenai identiti sebenar elemen ini x. Sebaliknya, nombor atom digunakan, yang sepadan dengan proton yang menempatkan teras x. Jika nombor ini adalah 7, maka perbezaan (15-7) akan sama dengan 8; iaitu, x mempunyai 7 proton dan 8 neutron, yang jumlahnya adalah 15.

Kembali ke imej, nukleus mempunyai 5 neutron dan 4 proton, jadi nombor jisimnya adalah 9; Dan pada gilirannya 9 Uma adalah jisim atomnya. Mempunyai 4 proton, dan berunding dengan jadual berkala, dapat dilihat bahawa nukleus ini sepadan dengan elemen berilium, menjadi (atau ⁹Menjadi).

Unit jisim atom

Atom terlalu kecil untuk mengukur massa mereka melalui kaedah konvensional atau skala biasa. Oleh sebab itu, Uma, atau O da (daltón) dicipta. Unit -unit ini yang dirancang untuk atom membolehkan anda mempunyai idea betapa besarnya atom elemen berhubung antara satu sama lain.

Boleh melayani anda: kobalt: struktur, sifat, aplikasi

Tetapi apa sebenarnya yang mewakili Uma? Mesti ada rujukan yang membolehkan anda menjalin hubungan besar -besaran. Untuk melakukan ini, atom digunakan sebagai rujukan ¹²C, yang merupakan isotop yang paling banyak dan stabil untuk karbon. Mempunyai 6 proton (nombor atom mereka z), dan 6 neutron, jisim atomnya ialah 12.

Diandaikan bahawa proton dan neutron mempunyai massa yang sama, sehingga setiap sumbangan 1 ua. Unit jisim atom kemudian ditakrifkan sebagai dua belas bahagian (1/12) jisim atom karbon-12; Ini, jisim proton atau neutron.

Kesetaraan dalam gram

Dan sekarang soalan berikut timbul: berapa gram bersamaan dengan 1 ma? Pada mulanya tidak ada teknik yang cukup maju untuk mengukurnya, bahan kimia terpaksa menetap untuk menyatakan semua orang dengan UMA; Walau bagaimanapun, ini adalah kelebihan dan tidak merugikan.

Kerana? Kerana menjadi zarah subatomik kecil, sama seperti kanak -kanak, ia mestilah jisim mereka yang dinyatakan dalam gram. Malah, 1 UMA bersamaan dengan 1,6605 · 10^-24 gram. Di samping itu, dengan menggunakan konsep mol, ia bukan masalah untuk mengerjakan massa unsur -unsur dan isotop mereka dengan UMA mengetahui bahawa unit tersebut boleh diubah suai kepada g/mol.

Contohnya, kembali ke ^{lima belas}X dan ⁹Menjadi, kita mempunyai jisim atom mereka masing -masing adalah 15 Uma dan 9 Uma. Oleh kerana unit -unit ini sangat kecil dan tidak mengatakan betapa pentingnya seseorang mesti "menimbang" untuk memanipulasi mereka, mereka berubah menjadi massa molar masing -masing: 15 g/mol dan 9 g/mol (memperkenalkan konsep tahi lalat dan nombor avogadro).

Jisim atom purata

Tidak semua atom elemen yang sama mempunyai jisim yang sama. Ini bermakna mereka mesti mempunyai lebih banyak zarah subatomik dalam nukleus. Menjadi elemen yang sama, bilangan atom atau bilangan proton mesti tetap malar; Oleh itu, hanya terdapat variasi dalam jumlah neutron yang mempunyai.

Oleh itu, ternyata definisi isotop: atom elemen yang sama tetapi dengan jisim atom yang berbeza. Sebagai contoh, berilium hampir sepenuhnya terdiri daripada isotop ⁹, Dengan jejak jejak ¹⁰Menjadi. Walau bagaimanapun, contoh ini tidak membantu banyak membantu memahami konsep purata jisim atom; Kita memerlukan satu dengan lebih banyak isotop.

Contoh

Katakan elemen wujud ⁸⁸J, ini menjadi isotop utama j dengan banyaknya 60%. J Selain itu mempunyai dua isotop lain: ⁸⁶J, dengan banyaknya 20%, dan ⁹⁰J, dengan kelimpahan juga 20%. Ini bermaksud bahawa dari 100 atom J yang kita kumpulkan di bumi, 60 daripadanya adalah ⁸⁸J, dan baki 40 campuran ⁸⁶J dan ⁹⁰J.

Setiap tiga isotop J mempunyai jisim atomnya sendiri; iaitu jumlah neutron dan proton. Walau bagaimanapun, massa ini mesti disusun purata untuk mempunyai atom jisim atom untuk j; di sini di bumi, kerana mungkin terdapat kawasan lain di alam semesta di mana banyaknya ⁸⁶J adalah 56% dan tidak 60%.

Boleh melayani anda: natrium: sejarah, struktur, sifat, risiko dan kegunaan

Untuk mengira purata jisim atom J, purata wajaran massa isotop mereka mesti diperolehi; iaitu, dengan mengambil kira peratusan kelimpahan bagi masing -masing. Oleh itu kita ada:

Jisim Purata (J) = (86 UMA) (0.60) + (88 UMA) (0.20) + (90 UMA) (0.20)

= 87.2 Uma

Iaitu, jisim atom purata (juga dikenali sebagai J ialah 87.2 Uma. Sementara itu, jisim molarnya adalah 87.2 g/mol. Perhatikan bahawa 87.2 lebih dekat daripada 88 daripada 86, dan juga jauh dari 90.

Jisim atom mutlak

Jisim atom mutlak adalah jisim atom yang dinyatakan dalam gram. Bermula dari contoh elemen hipotesis, kita dapat mengira jisim atom mutlak (purata) yang mengetahui bahawa setiap UMA bersamaan dengan 1,6605 · 10^-24 Gram:

Jisim atom mutlak (j) = 87.2 Uma * (1,6605 · 10^-24 g/ ma)

= 1.447956 · 10^-22 g/atom j

Ini bermaksud bahawa purata atom J mempunyai jisim mutlak 1.447956 · 10^-22 g.

Jisim atom relatif

Jisim atom relatif adalah sama dengan jisim atom purata untuk elemen tertentu; Walau bagaimanapun, tidak seperti yang kedua, yang pertama tidak mempunyai perpaduan. Oleh itu, ia tidak berdimensi. Sebagai contoh, jisim atom berilium adalah 9,012182 U; Walaupun jisim atom relatifnya hanya 9,012182.

Itulah sebabnya kadang -kadang konsep -konsep ini biasanya salah faham sebagai sinonim, kerana ia sangat serupa dan perbezaan di antara mereka adalah halus. Tetapi apa yang dikatakan oleh orang ramai? Berbanding dengan dua belas bahagian jisim ¹²C.

Oleh itu, elemen dengan jisim atom relatif sebanyak 77 bermakna ia mempunyai jisim 77 kali lebih besar daripada 1/12 bahagian ¹²C.

Mereka yang telah memperoleh unsur -unsur dalam jadual berkala mungkin melihat bahawa massa mereka dinyatakan secara relatif. Mereka tidak mempunyai unit Uma, dan ia ditafsirkan sebagai: besi mempunyai jisim atom sebanyak 55,846, yang bermaksud bahawa ia adalah 55,846 kali lebih besar daripada jisim 1/12 bahagian ¹²C, dan itu juga boleh dinyatakan sebagai 55,846 UMA atau 55,846 g/mol.

Cara mengira jisim atom

Secara matematik Contoh bagaimana mengira dengan contoh elemen j. Secara umum, formula purata berwajaran mesti digunakan, yang akan menjadi:

P = σ (jisim atom isotop) (kelimpahan dalam perpuluhan)

Dalam erti kata lain, mempunyai massa atom (neutron + proton) dari setiap isotop (semulajadi biasa) untuk elemen tertentu, serta kelimpahan daratan masing -masing (atau apa jua rantau yang dipertimbangkan), maka berkata purata wajaran dapat dikira.

Dan mengapa tidak hanya purata aritmetik? Contohnya, jisim atom purata j ialah 87.2 Uma. Jika kita mengira jisim ini sekali lagi tetapi dengan cara aritmetik kita akan mempunyai:

Jisim purata (j) = (88 UMA + 86 UMA + 90 UMA)/3

= 88 Uma

Perhatikan bahawa terdapat perbezaan penting antara 88 dan 87.2. Ini kerana dalam purata aritmetik diandaikan bahawa kelimpahan semua isotop adalah sama; Apabila terdapat tiga isotop J, masing -masing mesti mempunyai banyak 100/3 (33.33%). Tetapi ia tidak benar -benar: terdapat lebih banyak isotop daripada yang lain.

Ia boleh melayani anda: urethane: struktur, sifat, mendapatkan, menggunakan

Itulah sebabnya purata wajaran dikira, kerana ia dipertimbangkan betapa banyaknya isotop berkenaan dengan yang lain.

Contoh

Karbon

Untuk mengira purata jisim atom karbon kita memerlukan isotop semulajadi dengan kelimpahan masing -masing. Dalam kes karbon ini adalah: ¹²C (98.89%) dan ¹³C (1.11%). Jisim atom relatif masing -masing adalah 12 dan 13, yang pada gilirannya sama dengan 12 Uma dan 13 Uma. Menyelesaikan:

Jisim atom purata (c) = (12 UMA) (0.9889) + (13 UMA) (0.0111)

= 12,0111 Uma

Oleh itu, jisim atom karbon rata -rata 12.01 UMA. Mempunyai jumlah jejak ¹⁴C, hampir tidak mempunyai pengaruh pada purata ini.

Natrium

Semua atom natrium daratan terdiri daripada isotop ²³Na, jadi kelimpahannya adalah 100%. Itulah sebabnya dalam pengiraan biasa, dapat diandaikan bahawa jisimnya hanya 23 Uma atau 23 g/mol. Walau bagaimanapun, jisimnya yang tepat ialah 22.98976928 UMA.

Oksigen

Tiga isotop oksigen dengan kelimpahan masing -masing adalah: ¹⁶O (99,762%), ¹⁷Atau (0.038%) dan ¹⁸O (0.2%). Kami mempunyai segalanya untuk mengira purata jisim atomnya:

Jisim atom purata (O) = (16 UMA) (0.99762) + (17 UMA) (0.00038) + (18 UMA) (0.002)

= 16.00438 Uma

Walaupun jisimnya yang tepat dilaporkan sebenarnya 15,9994 Uma.

Nitrogen

Mengulangi langkah yang sama dengan oksigen yang kita ada: ¹⁴N (99,634%) dan ^{lima belas}N (0.366%). Jadi:

Jisim atom purata (n) = (14 UMA) (0.99634) + (15 UMA) (0.00366)

= 14.00366 Uma

Perhatikan bahawa jisim yang dilaporkan untuk nitrogen adalah 14,0067 UMA, sedikit lebih besar daripada apa yang kita kirakan.

Klorin

Isotop klorin dengan kelimpahan masing -masing adalah: ³⁵CL (75.77%) dan ³⁷CL (24.23%). Mengira purata jisim atom yang kita ada:

Jisim atom purata (CL) = (35 UMA) (0.7577) + (37 UMA) (0.2423)

= 35,4846 Uma

Sangat serupa dengan laporan (35,453 Uma).

Disposio

Dan akhirnya, jisim purata elemen dengan banyak isotop semulajadi akan dikira: disposio. Ini dan dengan kelimpahan masing -masing adalah: ¹⁵⁶DY (0.06%), ¹⁵⁸Dy (0.10%), ¹⁶⁰Dy (2.34%), ¹⁶¹DY (18.91%), ¹⁶²DY (25.51%), ¹⁶³Dy (24.90%) dan ¹⁶⁴DY (28.18%).

Kami meneruskan seperti contoh sebelumnya untuk mengira jisim atom logam ini:

Jisim atom purata (dy) = (156 UMA) (0.0006%) + (158 UMA) (0.0010) + (160 UMA) (0.0234) + (161 UMA) (0.1891) + (162 UMA) (0.2551) + (163 Uma) (0.2490) + (164 UMA) (0.2818)

= 162,5691 Uma

Jisim yang dilaporkan ialah 162,500 UMA. Perhatikan bahawa purata ini antara 162 dan 163, kerana isotop ¹⁵⁶Dy, ¹⁵⁸Dy dan ¹⁶⁰Dy sedikit banyak; manakala mereka yang mendominasi adalah ¹⁶²Dy, ¹⁶³Dy dan ¹⁶⁴Dy.

Rujukan

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kimia. (8th ed.). Pembelajaran Cengage.
2. Wikipedia. (2019). Jisim atom. Diperoleh dari: dalam.Wikipedia.org
3. Christopher Masi. (s.F.). Jisim atom. Pulih dari: WSC.Massa.Edu
4. Natalie Wolchover. (12 September 2017). Bagaimana anda berat atom? Sains hidup. Pulih dari: Livescience.com
5. Kimia Librettexts. (5 Jun, 2019). Mengira massa atom. Pulih dari: chem.Libretxts.Orks
6. Edward Wichers dan H. Steffen Peiser. (15 Disember 2017). Berat atom. Encyclopædia Britannica. Pulih dari: Britannica.com