Kalkulačka atomové hmotnosti - Najděte atomovou hmotnost prvku podle čísla

Vyhledávač atomové hmotnosti je nástroj pro vyhledávání, který podle protonového čísla vrací atomovou hmotnost prvku. Zadejte číslo od 1 do 118 a nástroj zobrazí symbol, název a atomovou hmotnost odpovídajícího prvku v atomových hmotnostních jednotkách (amu).

Co znamená atomová hmotnost

Atomová hmotnost, formálně nazývaná relativní atomová hmotnost, je průměrná hmotnost atomů prvku tak, jak se vyskytují v přírodě. Není to hmotnost jednoho atomu.

Většina prvků se v přírodě vyskytuje jako směs izotopů: atomů se stejným počtem protonů, ale různým počtem neutronů. Atomová hmotnost je vážený průměr hmotností těchto izotopů, přičemž váhy odpovídají jejich zastoupení.

Běžným příkladem je chlor. Asi 76 % přirozených atomů chloru tvoří chlor-35 a asi 24 % tvoří chlor-37. Zprůměrováním těchto hmotností podle zastoupení vznikne atomová hmotnost chloru 35,45 amu, hodnota ležící mezi oběma celými nukleonovými čísly.

Atomová hmotnostní jednotka (amu) je definována jako jedna dvanáctina hmotnosti atomu uhlíku-12. Chemici tento standard používají od roku 1961.

Vzorec pro atomovou hmotnost

U prvku s více než jedním izotopem se atomová hmotnost vypočítá takto:

Atomová hmotnost = Σ (fᵢ × mᵢ)

Zde fᵢ označuje podíl atomů, které jsou izotopem i, a mᵢ je hmotnost izotopu i. Podíly všech izotopů daného prvku se sčítají na 1.

Prvek jen s jedním stabilním izotopem má atomovou hmotnost rovnou hmotnosti tohoto izotopu. Některé radioaktivní prvky, například technecium a všechny prvky těžší než uran, nemají standardní atomovou hmotnost vůbec. Mnoho periodických tabulek proto uvádí nukleonové číslo jejich nejstabilnějšího izotopu a tento nástroj činí totéž. Například zobrazuje 269 pro hassium (108) a 290 pro flerovium (114).

Jak zjistit atomovou hmotnost prvku

1. Do vstupního pole zadejte protonové číslo mezi 1 a 118. Protonové číslo je počet protonů v jádře atomu a je jedinečné pro každý prvek: 6 je vždy uhlík, 79 je vždy zlato.
2. Kalkulačka zobrazí symbol prvku, jeho úplný název a atomovou hmotnost.
3. Tlačítko pro kopírování umožňuje výsledek vložit jinam, například do laboratorního protokolu nebo odpovědi na domácí úkol.

Číslo mimo rozsah 1–118 vyvolá chybové hlášení, protože v tomto rozsahu neexistuje žádný potvrzený prvek.

Příklad: zjištění atomové hmotnosti kyslíku

Kyslík má protonové číslo 8. Po zadání 8 se zobrazí:

• Symbol: O
• Název: Kyslík
• Atomová hmotnost: 15,999 amu

Tuto hodnotu lze použít ke zjištění molekulové hmotnosti sloučeniny. Voda (H₂O) obsahuje dva atomy vodíku a jeden atom kyslíku:

2 × 1,008 (vodík) + 1 × 15,999 (kyslík) = 18,015 amu

Protonové číslo (8) bychom neměli zaměňovat s atomovou hmotností (15,999). Protonové číslo udává pouze počet protonů. Atomová hmotnost vyjadřuje souhrnnou hmotnost protonů a neutronů napříč všemi izotopy prvku, které se přirozeně vyskytují.

Protonové číslo vs. atomová hmotnost vs. nukleonové číslo

Protonové číslo určuje identitu prvku a jeho místo v periodické tabulce. Atomová hmotnost i nukleonové číslo popisují hmotnost, ale atomová hmotnost je průměrem napříč izotopy, zatímco nukleonové číslo náleží jedinému konkrétnímu izotopu.

Historie měření atomové hmotnosti

John Dalton navrhl první tabulku atomových hmotností na začátku devatenáctého století (kolem roku 1800) a jako referenční bod použil vodík. Jeho hodnoty byly hrubými odhady; některé se lišily o 10 % nebo více.

Dmitrij Mendělejev sestavil periodickou tabulku v roce 1869 tak, že prvky seřadil podle atomové hmotnosti. Několik prvků včetně argonu a draslíku se ve srovnání se svými chemickými vlastnostmi zdálo být na nesprávném místě. Záhada byla vyřešena až po objevu izotopů.

Frederick Soddy identifikoval izotopy v roce 1913 a ukázal, že většina prvků je přirozenou směsí atomů s různou hmotností. To vysvětlilo, proč tolik atomových hmotností leží mezi celými čísly. Hmotnostní spektrometrie, vyvinutá v následujících letech, umožnila chemikům měřit hmotnosti a zastoupení izotopů přímo namísto jejich odhadování.

V roce 1961 standard uhlíku-12 nahradil kyslíkovou stupnici, na níž byla hmotnost kyslíku stanovena na 16, jako referenční bod pro atomovou hmotnostní jednotku. Dříve chemici používali také stupnici, na níž byl vodík stanoven na 1. Mezinárodní unie pro čistou a užitou chemii (IUPAC) od té doby standardní atomové hmotnosti přezkoumává a aktualizuje, naposledy v roce 2024, jak se zlepšovaly měřicí techniky. Prvky 113, 115, 117 a 118 byly formálně pojmenovány v roce 2016, čímž byla dokončena sedmá řada periodické tabulky.

Často kladené otázky

Jaký je rozdíl mezi atomovou hmotností a hmotností atomu? Hmotnost atomu je hmotnost jediného atomu nebo izotopu. Atomová hmotnost, formálně relativní atomová hmotnost, je průměrná hmotnost všech přirozeně se vyskytujících izotopů prvku, vážená podle jejich zastoupení. V běžné chemii se tyto dva termíny často používají jako synonyma, ale atomová hmotnost je přesnější termín pro hodnotu, kterou vrací tato kalkulačka.

Proč nejsou atomové hmotnosti celá čísla? Existují dva důvody. Většina prvků je přirozenou směsí izotopů s různou hmotností, takže průměr leží mezi celými čísly. Kromě toho je hmotnost jádra o něco menší než součet hmotností jeho protonů a neutronů, protože část hmotnosti se přemění na vazebnou energii, která drží jádro pohromadě.

Jak přesné jsou hodnoty v této kalkulačce? Hodnoty odpovídají zkrácené tabulce standardních atomových hmotností z roku 2024, uvedené na čtyři nebo pět platných číslic. Například argon má 39,95 a zirkonium 91,222. Tato přesnost pokrývá běžné školní a laboratorní výpočty. Práce, která vyžaduje úplné rozsahy nejistoty, by měla vycházet přímo z publikovaných tabulek IUPAC.

Jak souvisí atomová hmotnost s molární hmotností? Obě hodnoty jsou číselně stejné, ale používají různé jednotky. Atomová hmotnost uhlíku je 12,011 amu na atom; jeho molární hmotnost je 12,011 gramu na mol, přičemž jeden mol obsahuje 6,022 × 10²³ atomů.

Ovlivňuje atomová hmotnost, jak prvek reaguje? Ne přímo. Chemická reaktivita závisí především na elektronové konfiguraci, nikoli na hmotnosti. Hmotnost izotopu může nepatrně změnit rychlost reakce; tento jev se nazývá kinetický izotopový efekt, nemění však to, které reakce probíhají.

Proč některé periodické tabulky uvádějí místo jednotlivých čísel rozsahy atomových hmotností? U několika prvků se přirozené poměry izotopů liší podle toho, odkud byl vzorek odebrán. IUPAC tyto prvky uvádí s intervalem místo jednoho pevného čísla. Tato kalkulačka naopak zobrazuje pro každý prvek jedinou hodnotu.

Reference

1. Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights (CIAAW). Frequently Asked Questions. CIAAW: často kladené otázky — atomová hmotnost je průměrná hmotnost atomů prvku vztažená k 1/12 hmotnosti atomu uhlíku-12.
2. Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights (CIAAW). Atomic Weight of Chlorine. CIAAW: chlor — chlor-35 tvoří 0,755 až 0,761 a chlor-37 0,239 až 0,245 přirozeného chloru.
3. Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights (CIAAW). Abridged Standard Atomic Weights. CIAAW: zkrácená tabulka — kyslík 15,999 a uhlík 12,011 na pět platných číslic; argon 39,95 a zirkonium 91,222.
4. Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights (CIAAW). Radioactive Elements. CIAAW: radioaktivní prvky — radioaktivní prvky nemají standardní atomovou hmotnost; nukleonová čísla nejstabilnějších izotopů z NUBASE2020, např. hassium 269 a flerovium 290.
5. Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights (CIAAW). History of the Commission. CIAAW: historie — atomové hmotnosti byly kdysi vztaženy k vodíku = 1 nebo kyslíku = 16; zpráva z roku 1961 přijala jako referenční nuklid uhlík-12.
6. Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights (CIAAW). Standard Atomic Weights 2024. CIAAW: standardní atomové hmotnosti — aktuální tabulkou je revize z roku 2024.