Υπολογιστής Ατομικής Μάζας - Βρείτε Ατομικά Βάρη Στοιχείων Άμεσα

Τι είναι η ατομική μάζα;

Η ατομική μάζα είναι η μέση μάζα ενός ατόμου ενός χημικού στοιχείου, μετρημένη σε ατομικές μονάδες μάζας (u). Αυτός ο υπολογιστής αναζητά την ατομική μάζα οποιουδήποτε στοιχείου με βάση το όνομα ή το χημικό του σύμβολο, όπως «Oxygen» ή «O».

Μια ατομική μονάδα μάζας ορίζεται ως ακριβώς το 1/12 της μάζας ενός ατόμου άνθρακα-12. Τα περισσότερα στοιχεία υπάρχουν στη φύση ως μείγμα ισοτόπων, δηλαδή ατόμων με τον ίδιο αριθμό πρωτονίων αλλά διαφορετικό αριθμό νετρονίων. Η ατομική μάζα που εμφανίζεται στον περιοδικό πίνακα είναι ο σταθμισμένος μέσος όρος αυτών των ισοτόπων, με βάση το πόσο συχνό είναι το καθένα.

Επειδή πρόκειται για μέσο όρο, η ατομική μάζα σπάνια είναι ακέραιος αριθμός. Το χλώριο, για παράδειγμα, έχει ατομική μάζα 35,45 u, παρότι κάθε άτομο χλωρίου έχει είτε 35 είτε 37 νουκλεόνια.

Τύπος ατομικής μάζας

Η μέση ατομική μάζα ενός στοιχείου υπολογίζεται πολλαπλασιάζοντας τη μάζα κάθε ισοτόπου επί τη φυσική του αφθονία και προσθέτοντας στη συνέχεια τα αποτελέσματα:

$\text{Ατομική Μάζα} = \sum_{i} (f_i \times m_i)$

Εδώ, το $f_i$ είναι το κλάσμα των ατόμων που αποτελούν το ισότοπο $i$ (γραμμένο ως δεκαδικός αριθμός), και το $m_i$ είναι η μάζα αυτού του ισοτόπου σε ατομικές μονάδες μάζας. Το άθροισμα καλύπτει κάθε ισότοπο του στοιχείου που απαντάται στη φύση.

Λυμένο παράδειγμα: χλώριο

Το φυσικό χλώριο αποτελείται κατά περίπου 75,77% από χλώριο-35 (μάζα 34,97 u) και κατά 24,23% από χλώριο-37 (μάζα 36,97 u). Εφαρμόζοντας τον τύπο:

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

Αυτό συμφωνεί με την τιμή που εμφανίζεται στον περιοδικό πίνακα και επιστρέφεται από τον υπολογιστή όταν ο χρήστης αναζητά «Chlorine» ή «Cl».

Οι τιμές σε αυτόν τον υπολογιστή προέρχονται από τα πρότυπα ατομικά βάρη που δημοσιεύει η Διεθνής Ένωση Καθαρής και Εφαρμοσμένης Χημείας (IUPAC).

Πώς να χρησιμοποιήσετε τον υπολογιστή ατομικής μάζας

1. Πληκτρολογήστε το όνομα ενός στοιχείου (για παράδειγμα, «Hydrogen») ή το σύμβολό του (για παράδειγμα, «H») στο πεδίο εισαγωγής.
2. Ο υπολογιστής εμφανίζει το όνομα του στοιχείου, το σύμβολο, τον ατομικό αριθμό και την ατομική μάζα.
3. Χρησιμοποιήστε το κουμπί αντιγραφής για να αντιγράψετε την τιμή της ατομικής μάζας.

Η αναζήτηση δεν κάνει διάκριση πεζών-κεφαλαίων. Ταιριάζει ονόματα και σύμβολα ανεξάρτητα από τη χρήση κεφαλαίων, οπότε τα «iron», «Iron», «Fe», «fe» και «FE» επιστρέφουν όλα το ίδιο αποτέλεσμα: σίδηρος, ατομικός αριθμός 26, ατομική μάζα 55,845 u.

Σύντομα παραδείγματα

Γιατί έχει σημασία η ατομική μάζα

Υπολογισμός μοριακού βάρους

Η ατομική μάζα αποτελεί το δομικό στοιχείο για το μοριακό βάρος, δηλαδή τη μάζα ενός ολόκληρου μορίου. Για να το βρείτε, πολλαπλασιάστε την ατομική μάζα κάθε στοιχείου επί τον αριθμό των ατόμων του που εμφανίζονται στο μόριο και προσθέστε τα σύνολα.

Το νερό (H₂O) έχει δύο άτομα υδρογόνου και ένα άτομο οξυγόνου:

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

Το διοξείδιο του άνθρακα (CO₂) έχει ένα άτομο άνθρακα και δύο άτομα οξυγόνου:

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

Παρασκευή διαλυμάτων

Οι χημικοί χρησιμοποιούν το μοριακό βάρος για να ζυγίσουν ενώσεις για διαλύματα γνωστής συγκέντρωσης. Για το χλωριούχο νάτριο (NaCl), το νάτριο συνεισφέρει 22,990 u και το χλώριο 35,45 u, δίνοντας μοριακό βάρος 58,44 g/mol. Για την παρασκευή ενός λίτρου διαλύματος NaCl συγκέντρωσης 1 mol/L (1 M) απαιτείται η ζύγιση 58,44 γραμμαρίων άλατος.

Σύνδεση ατόμων με γραμμάρια

Ένα mol οποιουδήποτε στοιχείου ζυγίζει όσο η ατομική του μάζα σε γραμμάρια και περιέχει περίπου 6,022 × 10²³ άτομα, μια ποσότητα γνωστή ως αριθμός του Avogadro. Αυτή η σχέση συνδέει τη μικροσκοπική κλίμακα των ατόμων με μάζες που μπορούν να μετρηθούν σε έναν εργαστηριακό ζυγό και αποτελεί τη βάση των περισσότερων υπολογισμών στη στοιχειομετρία, τον κλάδο της χημείας που ασχολείται με τις ποσότητες ουσιών σε αντιδράσεις.

Σύντομη ιστορία της ατομικής μάζας

Το 1803, ο John Dalton δημοσίευσε τον πρώτο πίνακα ατομικών βαρών, θέτοντας το υδρογόνο ίσο με 1 και μετρώντας τα υπόλοιπα στοιχεία σε σχέση με αυτό. Όταν ο Dmitri Mendeleev κατασκεύασε τον περιοδικό πίνακα το 1869, τακτοποιώντας τα στοιχεία κατά ατομικό βάρος, μερικά στοιχεία φαίνονταν να βρίσκονται εκτός θέσης. Αυτός ο γρίφος δεν λύθηκε παρά μόνο δεκαετίες αργότερα, με την ανακάλυψη των ισοτόπων.

Το 1961, οι επιστήμονες συμφώνησαν να ορίσουν τον άνθρακα-12 ως ακριβώς 12 u, αντικαθιστώντας παλαιότερα πρότυπα βασισμένα στο οξυγόνο. Αυτό παραμένει το πρότυπο αναφοράς που χρησιμοποιείται σήμερα. Η IUPAC επανεξετάζει περιοδικά τις μετρήσεις ατομικού βάρους και ενημερώνει τις πρότυπες τιμές όταν νέα στοιχεία το δικαιολογούν, αν και οι αλλαγές είναι συνήθως πολύ μικρές για να επηρεάσουν τους συνήθεις υπολογισμούς.

Συχνές ερωτήσεις

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ατομικής μάζας και ατομικού βάρους;

Αυστηρά, ο όρος ατομική μάζα αναφέρεται στη μάζα ενός μεμονωμένου ατόμου ή ισοτόπου, ενώ ο όρος ατομικό βάρος είναι ο σταθμισμένος μέσος όρος όλων των φυσικά απαντώμενων ισοτόπων ενός στοιχείου. Στην καθημερινή χρήση, ακόμη και στους περιοδικούς πίνακες, οι δύο όροι αντιμετωπίζονται ως συνώνυμα.

Γιατί οι ατομικές μάζες δεν είναι ακέραιοι αριθμοί;

Επειδή είναι μέσοι όροι δύο ή περισσότερων ισοτόπων με διαφορετικές μάζες. Η ατομική μάζα του χλωρίου, 35,45 u, βρίσκεται ανάμεσα στα δύο κοινά ισότοπά του, χλώριο-35 και χλώριο-37, επειδή και τα δύο απαντώνται στη φύση σε διαφορετικές αναλογίες.

Τι σημαίνει όταν μια ατομική μάζα εμφανίζεται χωρίς δεκαδικά, όπως το τεχνήτιο στο 97;

Στοιχεία χωρίς σταθερό ισότοπο, όπως το τεχνήτιο και το πλουτώνιο, δεν έχουν φυσικό μείγμα ισοτόπων προς μέσο όρο. Η IUPAC αναφέρει αντ' αυτού τον μαζικό αριθμό του πιο μακρόβιου γνωστού ισοτόπου, γραμμένο σε αγκύλες. Το πιο μακρόβιο ισότοπο του τεχνητίου είναι το τεχνήτιο-97, γι' αυτό ο υπολογιστής εμφανίζει 97.

Η αναζήτηση στοιχείων κάνει διάκριση πεζών-κεφαλαίων;

Όχι. Η πληκτρολόγηση «fe», «Fe» ή «FE» επιστρέφει σε κάθε περίπτωση σίδηρο, και το ίδιο ισχύει για τα ονόματα στοιχείων.

Πώς βρίσκω το μοριακό βάρος μιας ένωσης;

Πολλαπλασιάστε την ατομική μάζα κάθε στοιχείου επί τον αριθμό των φορών που εμφανίζεται στον χημικό τύπο, και προσθέστε τα αποτελέσματα. Για το νερό, αυτό είναι (2 × 1,008) + 15,999 = 18,015 u.

Από πού προέρχονται αυτές οι τιμές ατομικής μάζας;

Ακολουθούν τα πρότυπα ατομικά βάρη που δημοσιεύει η IUPAC, ο διεθνής οργανισμός υπεύθυνος για την ονοματολογία και τα πρότυπα μέτρησης στη χημεία. Μερικά στοιχεία, όπως το αργό και ο μόλυβδος, παρουσιάζουν αρκετή διακύμανση μεταξύ φυσικών πηγών ώστε η IUPAC να δημοσιεύει εύρος τιμών αντί για μία μόνο τιμή. Για αυτά, ο υπολογιστής εμφανίζει τη συμβατική τιμή που δίνει η IUPAC για υλικό άγνωστης προέλευσης: 39,948 u για το αργό και 207,2 u για τον μόλυβδο.