Калкулатор за атомно тегло - Намерете атомната маса на елемент по номер

Инструментът за намиране на атомно тегло е справочен инструмент, който извежда атомното тегло на елемент по неговия атомен номер. Въведете число от 1 до 118 и инструментът ще покаже символа, името и атомното тегло на съответния елемент в атомни масови единици (amu).

Какво означава атомно тегло

Атомното тегло, формално наричано относителна атомна маса, е средната маса на атомите на даден елемент, както се срещат в природата. То не е масата на един-единствен атом.

Повечето елементи се срещат в природата като смес от изотопи: атоми с еднакъв брой протони, но с различен брой неутрони. Атомното тегло е среднопретеглената маса на тези изотопи, като теглата се определят от разпространеността на всеки от тях.

Хлорът е често срещан пример. Около 76% от природните атоми на хлора са хлор-35 и около 24% са хлор-37. Усредняването на тези маси според разпространеността им дава атомно тегло на хлора 35,45 amu, стойност, която лежи между двете цели масови числа.

Атомната масова единица (amu) е дефинирана като една дванадесета от масата на атом въглерод-12. Химиците използват този стандарт от 1961 г.

Формула за атомно тегло

За елемент с повече от един изотоп атомното тегло се изчислява така:

Атомно тегло = Σ (fᵢ × mᵢ)

Тук fᵢ е делът на атомите, които са изотоп i, а mᵢ е масата на изотоп i. Сборът на дяловете на всички изотопи на даден елемент е равен на 1.

Елемент само с един стабилен изотоп има атомно тегло, равно на масата на този изотоп. Някои радиоактивни елементи, като технеция и всеки елемент, по-тежък от урана, изобщо нямат стандартно атомно тегло. Много периодични таблици вместо това посочват масовото число на най-стабилния им изотоп и този инструмент прави същото. Например показва 269 за хасия (108) и 290 за флеровия (114).

Как се намира атомното тегло на елемент

1. Въведете в полето атомен номер между 1 и 118. Атомният номер е броят на протоните в ядрото на атома и е уникален за всеки елемент: 6 винаги е въглерод, 79 винаги е злато.
2. Калкулаторът показва символа, пълното име и атомното тегло на елемента.
3. Бутон за копиране позволява резултатът да бъде поставен на друго място, например в лабораторен отчет или отговор на домашна работа.

Число извън диапазона 1–118 извежда съобщение за грешка, тъй като в него няма потвърден елемент.

Пример: намиране на атомното тегло на кислорода

Кислородът има атомен номер 8. Въвеждането на 8 извежда:

• Символ: O
• Име: Кислород
• Атомно тегло: 15,999 amu

Тази стойност може да се използва за намиране на молекулната маса на съединение. Водата (H₂O) съдържа два атома водород и един атом кислород:

2 × 1,008 (водород) + 1 × 15,999 (кислород) = 18,015 amu

Атомният номер (8) не бива да се бърка с атомното тегло (15,999). Атомният номер отчита само протоните. Атомното тегло отразява общата маса на протоните и неутроните във всички естествено срещащи се изотопи на елемента.

Атомен номер срещу атомно тегло срещу масово число

Атомният номер определя идентичността на елемента и мястото му в периодичната таблица. Атомното тегло и масовото число описват маса, но атомното тегло е средна стойност за изотопите, докато масовото число се отнася до един конкретен изотоп.

История на измерването на атомното тегло

Джон Далтон предлага първата таблица на атомните тегла в началото на 1800-те години, като използва водорода за отправна точка. Неговите стойности са приблизителни оценки, като някои се отклоняват с 10% или повече.

Дмитрий Менделеев създава периодичната таблица през 1869 г., като подрежда елементите по атомно тегло. Няколко елемента, сред които аргонът и калият, изглеждат неправилно подредени в сравнение с химичните си свойства. Загадката не е решена, докато не са открити изотопите.

Фредерик Соди идентифицира изотопите през 1913 г., показвайки, че повечето елементи са естествени смеси от атоми с различни маси. Това обяснява защо толкова много атомни тегла се намират между цели числа. Масспектрометрията, разработена през следващите години, позволява на химиците да измерват пряко масите и разпространеността на изотопите, вместо да ги оценяват.

През 1961 година стандартът въглерод-12 замени кислородната скала, при която на кислорода е зададено 16, като опорна точка за атомната масова единица. По-рано химиците са използвали и скала, при която на водорода е зададено 1. Международният съюз по чиста и приложна химия (IUPAC) оттогава преглежда и актуализира стандартните атомни тегла, последно през 2024, тъй като измервателните техники се подобряват. Елементите 113, 115, 117 и 118 получиха официалните си имена през 2016 година, с което седмият ред на периодичната таблица беше завършен.

Често задавани въпроси

Каква е разликата между атомното тегло и атомната маса? Атомната маса е масата на един атом или изотоп. Атомното тегло, официално относителна атомна маса, е средната маса на всички естествено срещащи се изотопи на даден елемент, претеглена според разпространеността им. Двата термина често се използват като синоними в ежедневната химия, но атомното тегло е по-точният термин за стойността, която този калкулатор извежда.

Защо атомните тегла не са цели числа? По две причини. Повечето елементи са естествени смеси от изотопи с различни маси, така че средната стойност се намира между цели числа. Освен това масата на ядрото е малко по-малка от сбора на масите на неговите протони и неутрони, тъй като част от масата се превръща в енергията на свързване, която поддържа ядрото заедно.

Колко точни са стойностите в този калкулатор? Стойностите следват съкратената таблица на стандартните атомни тегла за 2024 година, дадени с четири или пет значими цифри. Например аргонът е 39,95, а цирконият е 91,222. Това ниво на точност покрива обичайните изчисления в клас и в лаборатория. Работа, която изисква пълни интервали на неопределеност, трябва да се съобразява директно с публикуваните таблици на IUPAC.

Как е свързано атомното тегло с моларната маса? Двете стойности са числено равни, но се изразяват в различни единици. Атомното тегло на въглерода е 12,011 amu на атом, а моларната му маса е 12,011 грама на мол, където един мол е 6,022 × 10²³ атома.

Влияе ли атомното тегло върху начина, по който реагира даден елемент? Не пряко. Химичната реактивност зависи главно от електронната конфигурация, а не от масата. Масата на изотопа може леко да промени скоростта на реакцията — ефект, наречен кинетичен изотопен ефект, — но не променя това кои реакции протичат.

Защо някои периодични таблици показват интервали на атомното тегло вместо единични числа? При шепа елементи съотношенията на природните изотопи се различават в зависимост от мястото, откъдето е взета пробата. IUPAC посочва тези елементи с интервал, а не с едно фиксирано число. Този калкулатор вместо това показва една стойност за всеки елемент.

Източници

1. Комисия по изотопното разпространение и атомните тегла (CIAAW). Frequently Asked Questions. ЧЗВ на CIAAW — атомното тегло е средната маса на атомите на даден елемент спрямо 1/12 от масата на атома въглерод-12.
2. Комисия по изотопното разпространение и атомните тегла (CIAAW). Atomic Weight of Chlorine. CIAAW за хлора — хлор-35 съставлява от 0,755 до 0,761, а хлор-37 от 0,239 до 0,245 от природния хлор.
3. Комисия по изотопното разпространение и атомните тегла (CIAAW). Abridged Standard Atomic Weights. Съкратена таблица на CIAAW — кислород 15,999 и въглерод 12,011 с пет значими цифри; аргон 39,95 и цирконий 91,222.
4. Комисия по изотопното разпространение и атомните тегла (CIAAW). Radioactive Elements. Радиоактивните елементи според CIAAW — радиоактивните елементи нямат стандартно атомно тегло; масовите числа на най-стабилните изотопи са от NUBASE2020, напр. хасий 269 и флеровий 290.
5. Комисия по изотопното разпространение и атомните тегла (CIAAW). History of the Commission. История на CIAAW — атомните тегла някога са се скалирали спрямо водород = 1 или кислород = 16; докладът от 1961 година приема въглерод-12 като опорен нуклид.
6. Комисия по изотопното разпространение и атомните тегла (CIAAW). Standard Atomic Weights 2024. Стандартни атомни тегла на CIAAW — текущата таблица е ревизията от 2024 година.