Υπολογιστής Ατομικού Βάρους - Εύρεση Ατομικής Μάζας Στοιχείου κατά Αριθμό
Δωρεάν υπολογιστής ατομικού βάρους. Εισάγετε οποιονδήποτε ατομικό αριθμό (1-118) για να βρείτε άμεσα το ατομικό βάρος, το σύμβολο του στοιχείου και το όνομα. Βασισμένο σε δεδομένα IUPAC. Ιδανικό για χημικούς υπολογισμούς και εργασίες.
Υπολογιστής Στοιχείων - Εύρεση Ατομικού Βάρους
Τεκμηρίωση
Το εργαλείο εύρεσης ατομικού βάρους είναι ένα εργαλείο αναζήτησης που επιστρέφει το ατομικό βάρος ενός στοιχείου από τον ατομικό του αριθμό. Εισαγάγετε έναν αριθμό από 1 έως 118 και το εργαλείο εμφανίζει το σύμβολο, το όνομα και το ατομικό βάρος του αντίστοιχου στοιχείου σε μονάδες ατομικής μάζας (amu).
Τι σημαίνει ατομικό βάρος
Το ατομικό βάρος, που τυπικά ονομάζεται σχετική ατομική μάζα, είναι η μέση μάζα των ατόμων ενός στοιχείου όπως αυτά απαντώνται στη φύση. Δεν είναι η μάζα ενός μεμονωμένου ατόμου.
Τα περισσότερα στοιχεία απαντώνται στη φύση ως μείγμα ισοτόπων: ατόμων με τον ίδιο αριθμό πρωτονίων αλλά διαφορετικό αριθμό νετρονίων. Το ατομικό βάρος είναι ο σταθμισμένος μέσος όρος των μαζών αυτών των ισοτόπων, με στάθμιση ανάλογη με το πόσο συχνά απαντά το καθένα.
Το χλώριο είναι ένα συνηθισμένο παράδειγμα. Περίπου 76% των φυσικών ατόμων χλωρίου είναι χλώριο-35 και περίπου 24% είναι χλώριο-37. Ο μέσος όρος αυτών των μαζών, σταθμισμένων με βάση την αφθονία τους, δίνει ατομικό βάρος του χλωρίου 35,45 amu, μια τιμή που βρίσκεται ανάμεσα στους δύο ακέραιους μαζικούς αριθμούς.
Η μονάδα ατομικής μάζας (amu) ορίζεται ως το ένα δωδέκατο της μάζας ενός ατόμου άνθρακα-12. Οι χημικοί χρησιμοποιούν αυτό το πρότυπο από το 1961.
Τύπος υπολογισμού του ατομικού βάρους
Για ένα στοιχείο με περισσότερα από ένα ισότοπα, το ατομικό βάρος υπολογίζεται ως εξής:
Ατομικό βάρος = Σ (fᵢ × mᵢ)
Εδώ, fᵢ είναι το κλάσμα των ατόμων που είναι το ισότοπο i και mᵢ είναι η μάζα του ισοτόπου i. Τα κλάσματα όλων των ισοτόπων ενός στοιχείου αθροίζονται σε 1.
Ένα στοιχείο με ένα μόνο σταθερό ισότοπο έχει ατομικό βάρος ίσο με τη μάζα αυτού του ισοτόπου. Στα στοιχεία χωρίς κανένα σταθερό ισότοπο, όπως το τεχνήτιο και κάθε στοιχείο βαρύτερο από το ουράνιο, αποδίδεται ο μαζικός αριθμός του πιο σταθερού γνωστού ισοτόπου τους.
Πώς να βρείτε το ατομικό βάρος ενός στοιχείου
- Εισαγάγετε στο πεδίο εισόδου έναν ατομικό αριθμό μεταξύ 1 και 118. Ο ατομικός αριθμός είναι ο αριθμός των πρωτονίων στον πυρήνα ενός ατόμου και είναι μοναδικός για κάθε στοιχείο — το 6 είναι πάντοτε άνθρακας και το 79 είναι πάντοτε χρυσός.
- Η αριθμομηχανή εμφανίζει το σύμβολο, το πλήρες όνομα και το ατομικό βάρος του στοιχείου.
- Ένα κουμπί αντιγραφής επιτρέπει την επικόλληση του αποτελέσματος αλλού, όπως σε μια εργαστηριακή αναφορά ή σε μια απάντηση εργασίας.
Ένας αριθμός εκτός του εύρους 1–118 προκαλεί μήνυμα σφάλματος, καθώς δεν υπάρχει εκεί επιβεβαιωμένο στοιχείο.
Παράδειγμα: εύρεση του ατομικού βάρους του οξυγόνου
Το οξυγόνο έχει ατομικό αριθμό 8. Η εισαγωγή του 8 επιστρέφει:
- Σύμβολο: O
- Όνομα: Οξυγόνο
- Ατομικό βάρος: 15,999 amu
Αυτή η τιμή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εύρεση του μοριακού βάρους μιας ένωσης. Το νερό (H₂O) περιέχει δύο άτομα υδρογόνου και ένα άτομο οξυγόνου:
2 × 1,008 (υδρογόνο) + 1 × 15,999 (οξυγόνο) = 18,015 amu
Ο ατομικός αριθμός (8) δεν πρέπει να συγχέεται με το ατομικό βάρος (15,999). Ο ατομικός αριθμός μετρά μόνο τα πρωτόνια. Το ατομικό βάρος αντικατοπτρίζει τη συνδυασμένη μάζα των πρωτονίων και των νετρονίων σε όλα τα φυσικά ισότοπα ενός στοιχείου.
Ατομικός αριθμός έναντι ατομικού βάρους έναντι μαζικού αριθμού
| Ιδιότητα | Ορισμός | Παράδειγμα άνθρακα |
|---|---|---|
| Ατομικός αριθμός | Πρωτόνια στον πυρήνα | 6 |
| Ατομικό βάρος | Μέση μάζα των φυσικά απαντώμενων ατόμων | 12,011 amu |
| Μαζικός αριθμός | Πρωτόνια συν νετρόνια σε ένα ισότοπο | 12 (για τον άνθρακα-12) |
Ο ατομικός αριθμός καθορίζει την ταυτότητα ενός στοιχείου και τη θέση του στον περιοδικό πίνακα. Το ατομικό βάρος και ο μαζικός αριθμός περιγράφουν και τα δύο τη μάζα, αλλά το ατομικό βάρος είναι ένας μέσος όρος μεταξύ ισοτόπων, ενώ ο μαζικός αριθμός αφορά ένα μόνο, συγκεκριμένο ισότοπο.
Ιστορία της μέτρησης του ατομικού βάρους
Ο Τζον Ντάλτον πρότεινε τον πρώτο πίνακα ατομικών βαρών στις αρχές του 1800, χρησιμοποιώντας το υδρογόνο ως σημείο αναφοράς. Οι τιμές του ήταν πρόχειρες εκτιμήσεις, με ορισμένες να αποκλίνουν κατά 10% ή περισσότερο.
Ο Ντμίτρι Μεντελέγιεφ δημιούργησε τον περιοδικό πίνακα το 1869, τοποθετώντας τα στοιχεία κατά σειρά ατομικού βάρους. Μερικά στοιχεία, μεταξύ των οποίων το αργό και το κάλιο, φαίνονταν να βρίσκονται σε λανθασμένη σειρά σε σύγκριση με τις χημικές τους ιδιότητες. Το πρόβλημα λύθηκε μόνο μετά την ανακάλυψη των ισοτόπων.
Ο Φρέντερικ Σόντι ταυτοποίησε τα ισότοπα το 1913, δείχνοντας ότι τα περισσότερα στοιχεία είναι φυσικά μείγματα ατόμων με διαφορετικές μάζες. Αυτό εξήγησε γιατί τόσα πολλά ατομικά βάρη βρίσκονται ανάμεσα σε ακέραιους αριθμούς. Η φασματομετρία μάζας, που αναπτύχθηκε τα επόμενα χρόνια, επέτρεψε στους χημικούς να μετρούν άμεσα τις μάζες και τις αφθονίες των ισοτόπων αντί να τις εκτιμούν.
Το 1961, το πρότυπο του άνθρακα-12 αντικατέστησε το υδρογόνο ως σημείο αναφοράς για τη μονάδα ατομικής μάζας. Η Διεθνής Ένωση Καθαρής και Εφαρμοσμένης Χημείας (IUPAC) έχει από τότε επανεξετάσει και επικαιροποιήσει τα πρότυπα ατομικά βάρη, πιο πρόσφατα το 2021, καθώς βελτιώθηκαν οι τεχνικές μέτρησης. Τα στοιχεία 113, 115, 117 και 118 έλαβαν επίσημα ονόματα το 2016, ολοκληρώνοντας την έβδομη περίοδο του περιοδικού πίνακα.
Συχνές ερωτήσεις
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ατομικού βάρους και ατομικής μάζας; Η ατομική μάζα είναι η μάζα ενός μεμονωμένου ατόμου ή ισοτόπου. Το ατομικό βάρος, τυπικά η σχετική ατομική μάζα, είναι η μέση μάζα όλων των φυσικά απαντώμενων ισοτόπων ενός στοιχείου, σταθμισμένη με βάση την αφθονία τους. Οι δύο όροι χρησιμοποιούνται συχνά εναλλακτικά στην καθημερινή χημεία, αλλά το ατομικό βάρος είναι ο ακριβέστερος όρος για την τιμή που επιστρέφει αυτή η αριθμομηχανή.
Γιατί τα ατομικά βάρη δεν είναι ακέραιοι αριθμοί; Υπάρχουν δύο λόγοι. Τα περισσότερα στοιχεία είναι φυσικά μείγματα ισοτόπων με διαφορετικές μάζες, επομένως ο μέσος όρος βρίσκεται ανάμεσα σε ακέραιους αριθμούς. Επίσης, η μάζα ενός πυρήνα είναι ελαφρώς μικρότερη από το άθροισμα των πρωτονίων και των νετρονίων του, επειδή μέρος της μάζας μετατρέπεται στην ενέργεια σύνδεσης που συγκρατεί τον πυρήνα.
Πόσο ακριβείς είναι οι τιμές αυτής της αριθμομηχανής; Οι τιμές ακολουθούν τα πρότυπα ατομικά βάρη της IUPAC και δίνονται με τρία έως πέντε σημαντικά ψηφία. Τα στοιχεία χωρίς σταθερό ισότοπο παρατίθενται ως ακέραιος μαζικός αριθμός, όπως το 98 για το τεχνήτιο. Αυτό το επίπεδο ακρίβειας επαρκεί για συνήθεις υπολογισμούς στην τάξη και στο εργαστήριο. Για εργασίες που απαιτούν πλήρη εύρη αβεβαιότητας, πρέπει να συμβουλεύεστε απευθείας τους δημοσιευμένους πίνακες της IUPAC.
Πώς σχετίζεται το ατομικό βάρος με τη γραμμομοριακή μάζα; Οι δύο τιμές είναι αριθμητικά ίσες, αλλά χρησιμοποιούν διαφορετικές μονάδες. Το ατομικό βάρος του άνθρακα είναι 12,011 amu ανά άτομο· η molar μάζα του είναι 12,011 γραμμάρια ανά mol, όπου ένα mol είναι 6,022 × 10²³ άτομα.
Επηρεάζει το ατομικό βάρος τον τρόπο με τον οποίο αντιδρά ένα στοιχείο; Όχι άμεσα. Η χημική δραστικότητα εξαρτάται κυρίως από την ηλεκτρονιακή διαμόρφωση και όχι από τη μάζα. Η μάζα των ισοτόπων μπορεί να αλλάξει ελαφρώς την ταχύτητα μιας αντίδρασης, σε ένα φαινόμενο που ονομάζεται κινητικό ισοτοπικό φαινόμενο, αλλά δεν αλλάζει το ποιες αντιδράσεις πραγματοποιούνται.
Γιατί ορισμένοι περιοδικοί πίνακες εμφανίζουν εύρη ατομικού βάρους αντί για μεμονωμένους αριθμούς; Για λίγα στοιχεία, οι φυσικές αναλογίες ισοτόπων διαφέρουν ανάλογα με την προέλευση του δείγματος. Η IUPAC παραθέτει αυτά τα στοιχεία με ένα διάστημα αντί για έναν σταθερό αριθμό. Αυτή η αριθμομηχανή χρησιμοποιεί τη συμβατική μοναδική τιμή της IUPAC για κάθε στοιχείο, η οποία ανταποκρίνεται σε τυπικά δείγματα.