Kalkulačka atomové hmotnosti - Okamžitě najděte atomové hmotnosti prvků

Co je atomová hmotnost?

Atomová hmotnost je průměrná hmotnost jednoho atomu chemického prvku, vyjádřená v atomových hmotnostních jednotkách (u). Tato kalkulačka vyhledá atomovou hmotnost libovolného prvku podle jeho názvu nebo chemické značky, například „Oxygen“ nebo „O“.

Atomová hmotnostní jednotka je definována jako přesně 1/12 hmotnosti atomu uhlíku-12. Většina prvků se v přírodě vyskytuje jako směs izotopů, tedy atomů se stejným počtem protonů, ale různým počtem neutronů. Atomová hmotnost uvedená v periodické tabulce je vážený průměr těchto izotopů podle toho, jak běžný je každý z nich.

Protože jde o průměr, atomová hmotnost je jen zřídka celé číslo. Chlor má například atomovou hmotnost 35,45 u, přestože každý atom chloru obsahuje buď 35, nebo 37 nukleonů.

Vzorec pro atomovou hmotnost

Průměrná atomová hmotnost prvku se vypočítá vynásobením hmotnosti každého izotopu jeho přirozeným zastoupením a následným sečtením výsledků:

$\text{Atomová hmotnost} = \sum_{i} (f_i \times m_i)$

Zde $f_i$ představuje podíl atomů, které jsou izotopem $i$ (zapsaný jako desetinné číslo), a $m_i$ je hmotnost tohoto izotopu v atomových hmotnostních jednotkách. Součet zahrnuje všechny izotopy daného prvku, které se vyskytují v přírodě.

Příklad výpočtu: chlor

Přírodní chlor tvoří asi 75,77 % chloru-35 (hmotnost 34,97 u) a 24,23 % chloru-37 (hmotnost 36,97 u). Po dosazení do vzorce:

$(0.7577 \times 34.97) + (0.2423 \times 36.97) \approx 35.45 \text{ u}$

Tato hodnota odpovídá hodnotě uvedené v periodické tabulce a hodnotě vrácené kalkulačkou při vyhledání „Chlorine“ nebo „Cl“.

Hodnoty v této kalkulačce pocházejí ze zkrácených standardních atomových hmotností z roku 2024, které zveřejňuje Mezinárodní unie pro čistou a užitou chemii (IUPAC) prostřednictvím své Komise pro izotopové zastoupení a atomové hmotnosti (CIAAW). Například argon má 39,95 u a zirkonium 91,222 u.

Jak používat kalkulačku atomové hmotnosti prvků

1. Do vstupního pole zadejte název prvku (například „Hydrogen“) nebo jeho značku (například „H“).
2. Kalkulačka zobrazí název prvku, jeho značku, atomové číslo a atomovou hmotnost.
3. Pomocí tlačítka pro kopírování zkopírujte hodnotu atomové hmotnosti.

Vyhledávání nerozlišuje velká a malá písmena. Porovnává názvy a značky bez ohledu na velikost písmen, takže „iron“, „Iron“, „Fe“, „fe“ i „FE“ vrátí stejný výsledek: železo, atomové číslo 26, atomová hmotnost 55,845 u.

Rychlé příklady

Proč je atomová hmotnost důležitá

Výpočet molární hmotnosti

Atomová hmotnost je základem pro výpočet molární hmotnosti, tedy hmotnosti celé molekuly. Vypočítá se vynásobením atomové hmotnosti každého prvku počtem jeho atomů v molekule a následným sečtením dílčích výsledků.

Voda (H₂O) obsahuje dva atomy vodíku a jeden atom kyslíku:

$(2 \times 1.008) + (1 \times 15.999) = 18.015 \text{ u}$

Oxid uhličitý (CO₂) obsahuje jeden atom uhlíku a dva atomy kyslíku:

$(1 \times 12.011) + (2 \times 15.999) = 44.009 \text{ u}$

Příprava roztoků

Chemici používají molární hmotnost k odvažování sloučenin pro přípravu roztoků o známé koncentraci. U chloridu sodného (NaCl) připadá na sodík 22,990 u a na chlor 35,45 u, což dává molární hmotnost 58,44 g/mol. K přípravě jednoho litru 1molárního roztoku NaCl (1 M) je třeba odvážit 58,44 gramu soli.

Od atomů ke gramům

Jeden mol libovolného prvku váží tolik gramů, kolik činí jeho atomová hmotnost, a obsahuje asi 6,022 × 10²³ atomů, což je množství známé jako Avogadrovo číslo. Tento vztah propojuje mikroskopický svět atomů s hmotnostmi měřitelnými na laboratorních vahách a je základem většiny výpočtů ve stechiometrii, oboru chemie, který se zabývá množstvím látek v reakcích.

Stručná historie atomové hmotnosti

V roce 1803 zveřejnil John Dalton první tabulku relativních atomových hmotností, v níž stanovil hmotnost vodíku jako 1 a ostatní prvky měřil relativně k němu. Když Dmitrij Mendělejev v roce 1869 sestavil periodickou tabulku seřazením prvků podle relativní atomové hmotnosti, několik prvků se zdálo být na nesprávném místě. Tato záhada byla vyřešena až o několik desetiletí později po objevu izotopů.

V roce 1961 se vědci dohodli definovat uhlík-12 jako přesně 12 u, čímž nahradili dřívější standardy založené na kyslíku. Tato hodnota se jako referenční používá dodnes. IUPAC pravidelně přezkoumává měření relativních atomových hmotností a aktualizuje standardní hodnoty, pokud to odůvodňují nové důkazy, ačkoli změny jsou obvykle příliš malé na to, aby ovlivnily běžné výpočty.

Často kladené otázky

Jaký je rozdíl mezi atomovou hmotností a relativní atomovou hmotností?

Přesně vzato se atomová hmotnost vztahuje k hmotnosti jediného atomu nebo izotopu, zatímco relativní atomová hmotnost je váženým průměrem všech přirozeně se vyskytujících izotopů daného prvku. V běžném použití, včetně periodických tabulek, se oba termíny považují za synonyma.

Proč atomové hmotnosti nejsou celá čísla?

Protože jde o průměry dvou nebo více izotopů s různými hmotnostmi. Atomová hmotnost chloru 35,45 u leží mezi jeho dvěma běžnými izotopy, chlorem-35 a chlorem-37, protože se oba v přírodě vyskytují v různých poměrech.

Co znamená, když je atomová hmotnost uvedena bez desetinných míst, například u technecia 98?

Některé radioaktivní prvky, například technecium a plutonium, nemají standardní relativní atomovou hmotnost, protože nemají stabilní přirozenou směs izotopů, ze které by se dal vypočítat průměr. U nich kalkulačka zobrazuje nukleonové číslo nejstabilnějšího izotopu, tedy nejdéle žijícího známého izotopu. Plutonium má 244, hassium 269 a flerovium 290.

Rozlišuje vyhledávání prvků velká a malá písmena?

Ne. Zadání „fe“, „Fe“ nebo „FE“ vždy vrátí železo; totéž platí pro názvy prvků.

Jak zjistím molární hmotnost sloučeniny?

Vynásobte atomovou hmotnost každého prvku počtem jeho výskytů ve vzorci a výsledky sečtěte. U vody je výpočet (2 × 1,008) + 15,999 = 18,015 u.

Odkud pocházejí tyto hodnoty atomových hmotností?

Hodnoty odpovídají zkráceným standardním atomovým hmotnostem z roku 2024, které zveřejňuje CIAAW při IUPAC, mezinárodní orgán, který tyto hodnoty stanovuje. U radioaktivních prvků bez standardní hodnoty se používá seznam nejstabilnějších izotopů od CIAAW.

Reference

1. Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights (CIAAW). Frequently Asked Questions. CIAAW: často kladené otázky — relativní 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 (34,968 8527 Da) tvoří 0,755 až 0,761 a chlor-37 (36,965 9026 Da) 0,239 až 0,245 přirozeného chloru.
3. Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights (CIAAW). Abridged Standard Atomic Weights. CIAAW: zkrácená tabulka — standardní hodnoty, například kyslík 15,999, uhlík 12,011, železo 55,845, sodík 22,990, argon 39,95 a zirkonium 91,222.
4. National Institute of Standards and Technology. CODATA value: Avogadro constant. NIST CODATA: Avogadrovo číslo — 6,022 140 76 × 10²³ mol⁻¹.
5. Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights (CIAAW). Radioactive Elements. CIAAW: radioaktivní prvky — radioaktivní prvky nemají standardní relativní atomovou hmotnost; nukleonová čísla nejstabilnějších izotopů z NUBASE2020, např. plutonium 244, hassium 269 a flerovium 290.