תוֹכֶן
לכל אחד מהרכיבים בטבלה המחזורית יש מספר ייחודי של פרוטונים טעונים חיוביים בגרעין שלו, אך מספר הנויטרונים, שאין להם מטען, יכול להשתנות. אטומים של יסוד עם מספרים שונים של נויטרונים הם איזוטופים של אותו יסוד. לכל 20 האלמנטים פרט ליותר מאיזוטופ אחד המתרחש באופן טבעי, ולחלק מהאלמנטים יש רבים. פח (Sn), עם 10 איזוטופים טבעיים, הוא המנצח בקטגוריה זו. לנויטרונים יש מסה זהה לפרוטונים, ולכן לאיזוטופים שונים יש מסות אטומיות שונות, והמשקל האטומי של יסוד המופיע בטבלה המחזורית הוא ממוצע של כל איזוטופ כפול בשפע שלו.
משקל אטומי = ∑ (מסה אטומית x שפע יחסי)
אפשר לחשב מתמטית שפע שברים עבור אלמנטים עם שני איזוטופים על בסיס ההמונים האטומיים של האיזוטופים, אבל אתה צריך טכניקות מעבדה עבור אלמנטים עם יותר משניים.
TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)
אם לאלמנט יש שני איזוטופים, תוכלו למצוא את השפע השברתי שלהם באמצעות מתמטיקה. אחרת, אתה צריך ספקטרומטר המוני.
חישוב שפע יחסי של שני איזוטופים
קח אלמנט עם שני איזוטופים של המוני מ '1 ו- m2. השפע השברתי שלהם חייב להוסיף לשווה 1, כך שאם השפע של הראשון הוא x, השפע של השני הוא 1 - x. זה אומר
משקל אטומי = מ1x + מ2(1 - x).
פישוט ופתרון עבור x:
x = (משקל אטומי - מ2) ÷ (מ1 - M2)
הכמות x היא השפע השברירי של האיזוטופ עם המסה m1.
חישוב לדוגמא
לכלור שני איזוטופים באופן טבעי: 35Cl, עם מסה של 34.9689 אמו (יחידות מסה אטומית) ו 37Cl, עם מסה של 36.9659 אמו. אם המשקל האטומי של כלור הוא 35.46 אמו, מהם השפע השברירי של כל איזוטופ?
תן ל- x להיות השפע החלקי של 35Cl. על פי המשוואה שלמעלה, אם נאפשר למסה של 35Cl להיות m1 וזה של 37Cl להיות m2, אנחנו מקבלים:
x = (35.46 - 36.9659) ÷ (34.9689 - 36.9659) = 0.5911 / 1.997 = -1.5059 / -1.997 = 0.756
השפע השברירי של 35Cl הוא 0.756 וזה של 37Cl הוא 0.244.
יותר משני איזוטופים
מדענים קובעים שפע יחסי של אלמנטים עם יותר משני איזוטופים במעבדה בטכניקה המכונה ספקטרומטריה המונית. הם מאדים דגימה המכילה את היסוד ומפגיזים אותו באמצעות אלקטרונים בעלי אנרגיה גבוהה. זה מטען את החלקיקים, שהם אותם מכוונים דרך שדה מגנטי המסיט אותם. האיזוטופים הכבדים יותר מוזנחים יותר מהקלים יותר. הספקטרומטר מודד את יחס המסה למטען של כל איזוטופ שהוא מגלה, כמו גם הוא מודד את המספרים של כל אחד ומציג אותם כסדרת קווים, המכונה ספקטרום. הספקטרום דומה לתרשים עמודות שמזמן יחס מסה-מטען כנגד שפע יחסי.