Calculadora de Pes Atòmic - Trobar la Massa Atòmica de l'Element per Número

El cercador de pes atòmic és una eina de consulta que retorna el pes atòmic d’un element a partir del seu nombre atòmic. Introduïu un nombre de 1 a 118 i l’eina mostrarà el símbol, el nom i el pes atòmic de l’element corresponent en unitats de massa atòmica (uma).

Què significa el pes atòmic

El pes atòmic, anomenat formalment massa atòmica relativa, és la massa mitjana dels àtoms d’un element tal com es troben a la natura. No és la massa d’un sol àtom.

La majoria dels elements es troben a la natura com una barreja d’isòtops: àtoms amb el mateix nombre de protons però amb nombres diferents de neutrons. El pes atòmic és la mitjana ponderada de les masses d’aquests isòtops, ponderada segons l’abundància de cadascun.

El clor n’és un exemple habitual. Aproximadament el 76 % dels àtoms de clor naturals són clor-35 i aproximadament el 24 % són clor-37. Si es fa la mitjana d’aquestes masses segons l’abundància, s’obté un pes atòmic del clor de 35,45 uma, un valor que queda entre els dos nombres màssics enters.

La unitat de massa atòmica (uma) es defineix com una dotzena part de la massa d’un àtom de carboni-12. Els químics utilitzen aquest estàndard des de 1961.

Fórmula del pes atòmic

Per a un element amb més d’un isòtop, el pes atòmic es calcula així:

Pes atòmic = Σ (fᵢ × mᵢ)

Aquí, fᵢ és la fracció d’àtoms que són l’isòtop i, i mᵢ és la massa de l’isòtop i. Les fraccions de tots els isòtops d’un element sumen 1.

Un element amb un sol isòtop estable té un pes atòmic igual a la massa d’aquest isòtop. Alguns elements radioactius, com el tecneci i tots els elements més pesants que l’urani, no tenen cap pes atòmic estàndard. Moltes taules periòdiques en llisten, en canvi, el nombre màssic de l’isòtop més estable, i aquesta eina fa el mateix. Per exemple, mostra 269 per a l’hassi (108) i 290 per al flerovi (114).

Com trobar el pes atòmic d’un element

1. Introduïu un nombre atòmic entre 1 i 118 al camp d’entrada. El nombre atòmic és el nombre de protons del nucli d’un àtom i és únic per a cada element: el 6 és sempre el carboni i el 79 és sempre l’or.
2. La calculadora mostra el símbol, el nom complet i el pes atòmic de l’element.
3. Un botó de còpia permet enganxar el resultat en un altre lloc, com ara un informe de laboratori o una resposta d’un exercici.

Un nombre fora de l’interval 1–118 produeix un missatge d’error, ja que no hi ha cap element confirmat en aquest interval.

Exemple: trobar el pes atòmic de l’oxigen

L’oxigen té el nombre atòmic 8. En introduir 8 s’obté:

• Símbol: O
• Nom: Oxigen
• Pes atòmic: 15,999 uma

Aquest valor es pot utilitzar per trobar la massa molecular d’un compost. L’aigua (H₂O) conté dos àtoms d’hidrogen i un àtom d’oxigen:

2 × 1,008 (hidrogen) + 1 × 15,999 (oxigen) = 18,015 uma

El nombre atòmic (8) no s’ha de confondre amb el pes atòmic (15,999). El nombre atòmic només compta els protons. El pes atòmic reflecteix la massa combinada dels protons i els neutrons de tots els isòtops naturals d’un element.

Nombre atòmic, pes atòmic i nombre màssic

El nombre atòmic determina la identitat d’un element i la seva posició a la taula periòdica. Tant el pes atòmic com el nombre màssic descriuen la massa, però el pes atòmic és una mitjana entre isòtops, mentre que el nombre màssic correspon a un únic isòtop específic.

Història de la mesura del pes atòmic

John Dalton va proposar la primera taula de pesos atòmics a principis de la dècada de 1800, utilitzant l’hidrogen com a punt de referència. Les seves xifres eren estimacions aproximades, amb errors d’un 10 % o més.

Dmitri Mendeléiev va construir la taula periòdica el 1869 ordenant els elements segons el pes atòmic. Alguns elements, com l’argó i el potassi, semblaven estar fora d’ordre en comparació amb les seves propietats químiques. El problema no es va resoldre fins que es van descobrir els isòtops.

Frederick Soddy va identificar els isòtops el 1913, demostrant que la majoria dels elements són barreges naturals d’àtoms amb masses diferents. Això explicava per què tants pesos atòmics se situen entre nombres enters. L’espectrometria de masses, desenvolupada durant els anys següents, va permetre als químics mesurar directament les masses i les abundàncies dels isòtops en lloc d’estimar-les.

L’any 1961, l’estàndard del carboni-12 va substituir l’escala de l’oxigen, en què l’oxigen s’establia en 16, com a punt de referència de la unitat de massa atòmica. Anteriorment els químics havien utilitzat també una escala amb l’hidrogen establert en 1. La Unió Internacional de Química Pura i Aplicada (IUPAC) ha revisat i actualitzat des d’aleshores els pesos atòmics estàndard, l’última vegada l’any 2024, a mesura que han millorat les tècniques de mesura. Els elements 113, 115, 117 i 118 van rebre el nom oficial l’any 2016, amb la qual cosa es va completar el setè període de la taula periòdica.

Preguntes freqüents

Quina diferència hi ha entre el pes atòmic i la massa atòmica? La massa atòmica és la massa d’un sol àtom o isòtop. El pes atòmic, formalment massa atòmica relativa, és la massa mitjana de tots els isòtops naturals d’un element, ponderada segons la seva abundància. En la química quotidiana, els dos termes sovint s’utilitzen indistintament, però pes atòmic és el terme més precís per al valor que retorna aquesta calculadora.

Per què els pesos atòmics no són nombres enters? Hi ha dues raons. La majoria dels elements són barreges naturals d’isòtops amb masses diferents, de manera que la mitjana queda entre nombres enters. A més, la massa d’un nucli és lleugerament inferior a la suma de les masses dels seus protons i neutrons, perquè una part de la massa es converteix en l’energia d’enllaç que manté unit el nucli.

Quina precisió tenen els valors d’aquesta calculadora? Els valors segueixen la taula abreujada de pesos atòmics estàndard de l’any 2024, expressats amb quatre o cinc xifres significatives. Per exemple, l’argó és 39,95 i el zirconi és 91,222. Aquest nivell de precisió cobreix els càlculs habituals d’aula i de laboratori. Els treballs que requereixen intervals d’incertesa complets haurien de consultar directament les taules publicades per la IUPAC.

Quina relació hi ha entre el pes atòmic i la massa molar? Els dos valors són numèricament iguals, però utilitzen unitats diferents. El pes atòmic del carboni és 12,011 uma per àtom; la seva massa molar és 12,011 grams per mol, on un mol és 6,022 × 10²³ àtoms.

El pes atòmic afecta la manera com reacciona un element? No directament. La reactivitat química depèn principalment de la configuració electrònica, no de la massa. La massa de l’isòtop pot modificar lleugerament la velocitat d’una reacció, un efecte anomenat efecte isotòpic cinètic, però no canvia quines reaccions tenen lloc.

Per què algunes taules periòdiques mostren intervals de pes atòmic en lloc de nombres únics? Per a uns quants elements, les proporcions isotòpiques naturals varien segons el lloc on s’ha pres la mostra. La IUPAC llista aquests elements amb un interval en lloc d’un nombre fix. Aquesta calculadora mostra, en canvi, un únic valor per a cada element.

Referències

1. Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights (CIAAW). Frequently Asked Questions. CIAAW FAQ — el pes atòmic és la massa mitjana dels àtoms d’un element relativa a 1/12 de la massa de l’àtom de carboni-12.
2. Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights (CIAAW). Atomic Weight of Chlorine. CIAAW chlorine — el clor-35 representa de 0,755 a 0,761 i el clor-37 de 0,239 a 0,245 del clor natural.
3. Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights (CIAAW). Abridged Standard Atomic Weights. CIAAW abridged table — oxigen 15,999 i carboni 12,011 amb cinc xifres significatives; argó 39,95 i zirconi 91,222.
4. Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights (CIAAW). Radioactive Elements. CIAAW radioactive elements — els elements radioactius no tenen pes atòmic estàndard; nombres màssics dels isòtops més estables segons NUBASE2020, p. ex. hassi 269 i flerovi 290.
5. Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights (CIAAW). History of the Commission. CIAAW history — els pesos atòmics es van escalar antigament a hidrogen = 1 o oxigen = 16; l’informe del 1961 va adoptar el carboni-12 com a núclid de referència.
6. Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights (CIAAW). Standard Atomic Weights 2024. CIAAW standard atomic weights — la taula actual és la revisió del 2024.