Định nghĩa khối lượng nguyên tử trung bình
Khối lượng nguyên tử trung bình của một nguyên tố là khối lượng trung bình của tất cả các đồng vị của nguyên tố đó.
Như chúng ta biết, khối lượng nguyên tử của một nguyên tố xấp xỉ bằng tổng số proton và nơtron có trong hạt nhân. Trong một nguyên tử, mỗi proton và nơtron đóng góp khoảng một đơn vị khối lượng nguyên tử (amu), và khối lượng electron, rất nhỏ, là không đáng kể, vì vậy khối lượng nguyên tử xấp xỉ bằng số khối.
Một số nguyên tử của cùng một nguyên tố có số lượng nơtron khác nhau, điều này không làm cho chúng trở thành một nguyên tố mới. Các nguyên tử này của một nguyên tố có cùng số proton và electron nhưng có số lượng nơtron khác nhau được gọi là các đồng vị. Và đó là nơi mà khối lượng nguyên tử trung bình xuất hiện.
Phương trình khối lượng nguyên tử trung bình
Công thức khối lượng nguyên tử trung bình rất dễ xử lý một khi bạn hiểu cơ sở của các tính toán.
Nó sử dụng độ phong phú đồng vị của nguyên tố theo phần trăm và khối lượng nguyên tử của đồng vị trong đơn vị khối lượng nguyên tử (amu).
Phương trình khối lượng nguyên tử trung bình là:
AM = f1 × m1 + f2 × m2 + … + fn × mn
Trong đó:
- AM – Khối lượng nguyên tử trung bình;
- fn – Độ phong phú tự nhiên của đồng vị thứ n;
- mn – Khối lượng nguyên tử của đồng vị thứ n.
Cách tính khối lượng nguyên tử trung bình
Khối lượng nguyên tử trung bình sử dụng độ phong phú đồng vị và khối lượng của đồng vị. Vì vậy, tính toán liên quan đến cả hai biến số này.
Cho dù bạn tò mò về điều nào trong số những điều này, chúng tôi sẽ làm bạn hài lòng:
- Làm thế nào để tính khối lượng nguyên tử trung bình của các đồng vị?
- Làm thế nào để tìm khối lượng nguyên tử trung bình với phần trăm độ phong phú?
- Công thức khối lượng nguyên tử trung bình là gì?
Độ phong phú đồng vị và khối lượng nguyên tử trung bình
Chúng ta đã quen với khối lượng nguyên tử của một nguyên tố từ khi bắt đầu tìm hiểu về các nguyên tố và nguyên tử của chúng. Đó là khối lượng của một nguyên tử đơn lẻ của nguyên tố đó.
Về mặt thực nghiệm, nó được tính bằng phổ khối lượng (một kỹ thuật phân tích được sử dụng để đo tỷ lệ khối lượng trên điện tích của các ion). Nhưng chúng ta có thể tìm ra nó bằng cách cộng số proton và nơtron trong hạt nhân của một nguyên tử. Tính toán này cho chúng ta khối lượng của một nguyên tử đơn lẻ của một nguyên tố. Đơn vị khối lượng nguyên tử không phải là SI, amu (đơn vị khối lượng nguyên tử).
Sau đó là các đồng vị, các nguyên tử có khối lượng nguyên tử hơi khác nhau do số lượng nơtron khác nhau trong hạt nhân của chúng. Các đồng vị trở thành lý do để tính toán khối lượng nguyên tử trung bình, vì chúng ta phải xem xét các đồng vị của một nguyên tố. Khối lượng nguyên tử trung bình biểu thị khối lượng nguyên tử của các nguyên tố có đồng vị. Đơn vị của nó cũng là amu.
Nhưng khối lượng nguyên tử trung bình còn phụ thuộc vào một khía cạnh quan trọng khác, đó là độ phong phú đồng vị. Đó là độ phong phú của các đồng vị của một nguyên tố được tìm thấy trong tự nhiên, được biểu thị theo phần trăm.
Vì vậy, về mặt kỹ thuật, cả khối lượng nguyên tử và khối lượng nguyên tử trung bình đều là khối lượng nguyên tử, nhưng một cái đại diện cho một nguyên tử đơn lẻ và cái kia đại diện cho trung bình của các đồng vị.
Câu hỏi thường gặp
Làm thế nào để tính khối lượng nguyên tử trung bình của các đồng vị?
Để tính khối lượng nguyên tử trung bình, bạn có thể sử dụng công thức đơn giản:
AM = f1 × m1 + f2 × m2 + … + fn × mn
Trong đó:
– AM – Khối lượng nguyên tử trung bình;
– fn – Độ phong phú tự nhiên của đồng vị thứ n;
– mn – Khối lượng nguyên tử của đồng vị thứ n.
Khối lượng nguyên tử trung bình của clo là bao nhiêu?
Hai đồng vị bền của clo là 35Cl và 37Cl.
Khối lượng nguyên tử của chúng lần lượt là 34,96885 amu và 36,96590 amu. Và độ phong phú tự nhiên của chúng lần lượt là 75,78% và 24,22%.
AM = (Khối lượng của 35Cl × Độ phong phú đồng vị của 35Cl) + (Khối lượng của 37Cl × Độ phong phú đồng vị của 37Cl)
Thay thế các giá trị:
AM = [(34,96885 × 75,78) + (36,96590 × 24,22)]/100
AM = 35,452536 amu
Khối lượng trung bình có giống như khối lượng nguyên tử không?
Đôi khi được coi là giống nhau, nhưng chúng hơi khác nhau.
Khối lượng nguyên tử là tổng gần đúng của các proton và nơtron có trong hạt nhân của một nguyên tố.
Các nguyên tử của một số nguyên tố có số lượng nơtron khác nhau, do đó dẫn đến các đồng vị. Điều đó có nghĩa là mỗi đồng vị có khối lượng nguyên tử riêng. Vì vậy, chúng ta tính trung bình cho các khối lượng nguyên tử của các đồng vị dựa trên khối lượng (amu) và độ phong phú tự nhiên (%) của chúng, được gọi là khối lượng nguyên tử trung bình.
Tại sao khối lượng nguyên tử trung bình được sử dụng?
Khối lượng nguyên tử trung bình tính đến sự hiện diện của các đồng vị cho các nguyên tố. Nó cho chúng ta khối lượng nguyên tử trung bình của tất cả các đồng vị của nguyên tố.
Nó rất hữu ích vì giá trị của nó bằng khối lượng mol của một nguyên tố. Và biết khối lượng mol là rất quan trọng trong việc phân tích kết quả của các thí nghiệm, đặc biệt là trong phản ứng hóa học.
