Atomimassalaskuri - Löydä alkuaineiden atomipainot heti

Mitä atomimassa on?

Atomimassa on yhden kemiallisen alkuaineen atomin keskimääräinen massa, joka ilmoitetaan atomimassayksikköinä (u). Tämä laskin hakee minkä tahansa alkuaineen atomimassan nimen tai kemiallisen merkin perusteella, kuten ”Oxygen” tai ”O”.

Atomimassayksikkö määritellään täsmälleen 1/12 hiili-12-atomin massaksi. Useimmat alkuaineet esiintyvät luonnossa isotooppien seoksena. Isotoopit ovat atomeja, joissa on sama määrä protoneja mutta eri määrä neutroneja. Jaksollisessa järjestelmässä ilmoitettu atomimassa on näiden isotooppien painotettu keskiarvo, joka perustuu niiden yleisyyteen.

Koska atomimassa on keskiarvo, se on harvoin kokonaisluku. Esimerkiksi kloorin atomimassa on 35,45 u, vaikka jokaisessa klooriatomissa on joko 35 tai 37 nukleonia.

Atomimassan kaava

Alkuaineen keskimääräinen atomimassa lasketaan kertomalla kunkin isotoopin massa sen luonnollisella suhteellisella osuudella ja laskemalla tulot yhteen:

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

Tässä $f_i$ on isotooppia $i$ olevien atomien osuus desimaalilukuna ilmaistuna, ja $m_i$ on kyseisen isotoopin massa atomimassayksikköinä. Summa kattaa kaikki kyseisen alkuaineen luonnossa esiintyvät isotoopit.

kloori

Luonnossa esiintyvä kloori koostuu noin 75,77 % kloori-35-isotoopista (massa 34,97 u) ja 24,23 % kloori-37-isotoopista (massa 36,97 u). Kun kaavaa sovelletaan:

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

Tämä vastaa jaksollisessa järjestelmässä ilmoitettua arvoa ja arvoa, jonka laskin palauttaa, kun käyttäjä hakee hakusanalla ”Chlorine” tai ”Cl”.

Tämän laskimen arvot perustuvat International Union of Pure and Applied Chemistry -järjestön (IUPAC) julkaisemiin standardoituihin atomipainoihin.

Alkuaineiden massalaskimen käyttö

1. Kirjoita alkuaineen nimi, esimerkiksi ”Hydrogen”, tai sen kemiallinen merkki, esimerkiksi ”H”, syöttökenttään.
2. Laskin näyttää alkuaineen nimen, merkin, järjestysluvun ja atomimassan.
3. Kopioi atomimassan arvo kopiointipainikkeella.

Haussa kirjainkoolla ei ole merkitystä. Se tunnistaa nimet ja merkit isoista ja pienistä kirjaimista riippumatta, joten ”iron”, ”Iron”, ”Fe”, ”fe” ja ”FE” tuottavat saman tuloksen: rauta, järjestysluku 26 ja atomimassa 55,845 u.

Esimerkkejä

Miksi atomimassalla on merkitystä

Molekyylimassan laskeminen

Atomimassa on molekyylimassan eli kokonaisen molekyylin massan perusta. Molekyylimassa saadaan kertomalla kunkin alkuaineen atomimassa kyseisen alkuaineen atomien lukumäärällä molekyylissä ja laskemalla tulot yhteen.

Vedessä (H₂O) on kaksi vetyatomia ja yksi happiatomi:

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

Hiilidioksidissa (CO₂) on yksi hiiliatomi ja kaksi happiatomia:

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

Liuosten valmistaminen

Kemistit käyttävät molekyylimassaa punnitessaan yhdisteitä tunnetun pitoisuuden liuosta varten. Natriumkloridissa (NaCl) natriumin osuus on 22,990 u ja kloorin osuus 35,45 u, joten molekyylimassaksi saadaan 58,44 g/mol. Yhden litran 1-molaarisen (1 M) NaCl-liuoksen valmistamiseen tarvitaan 58,44 grammaa suolaa.

Atomimassan muuntaminen grammoiksi

Yksi mooli mitä tahansa alkuainetta painaa atomimassansa verran grammoina ja sisältää noin 6,022 × 10²³ atomia. Tätä määrää kutsutaan Avogadron luvuksi. Tämä yhteys yhdistää atomien mikroskooppisen mittakaavan laboratoriovaa'alla mitattaviin massoihin, ja se on useimpien stoikiometrian eli reaktioissa olevien aineiden määriä käsittelevän kemian alan laskujen perusta.

Lyhyt atomimassan historia

Vuonna 1803 John Dalton julkaisi ensimmäisen atomipainotaulukon, jossa vedyn arvoksi asetettiin 1 ja muiden alkuaineiden arvot mitattiin siihen verrattuina. Kun Dmitri Mendelejev laati jaksollisen järjestelmän vuonna 1869 järjestämällä alkuaineet atomipainon mukaan, muutamat alkuaineet näyttivät olevan väärässä paikassa. Arvoitus ratkesi vasta, kun isotoopit löydettiin vuosikymmeniä myöhemmin.

Vuonna 1961 tutkijat sopivat, että hiili-12 määritellään täsmälleen 12 u:n suuruiseksi, ja aiemmat happeen perustuneet standardit korvattiin. Tätä vertailuarvoa käytetään edelleen. IUPAC tarkistaa atomipainojen mittaukset säännöllisesti ja päivittää standardiarvot, kun uusi näyttö antaa siihen aihetta, vaikka muutokset ovat yleensä liian pieniä vaikuttaakseen tavallisiin laskuihin.

Usein kysyttyä

Mikä ero on atomimassalla ja atomipainolla?

Täsmällisesti atomimassa tarkoittaa yhden atomin tai isotoopin massaa, kun taas atomipaino on alkuaineen kaikkien luonnossa esiintyvien isotooppien painotettu keskiarvo. Arkikäytössä, myös jaksollisissa järjestelmissä, näitä kahta termiä pidetään synonyymeina.

Miksi atomimassat eivät ole kokonaislukuja?

Koska ne ovat kahden tai useamman massaltaan erilaisen isotoopin keskiarvoja. Kloorin atomimassa 35,45 u sijoittuu sen kahden yleisen isotoopin, kloori-35- ja kloori-37-isotoopin, väliin, koska niitä esiintyy luonnossa eri suhteissa.

Mitä tarkoittaa, kun atomimassa ilmoitetaan ilman desimaaleja, kuten teknetiumin arvo 97?

Alkuaineilla, joilla ei ole stabiilia isotooppia, kuten teknetiumilla ja plutoniumilla, ei ole luonnossa esiintyvää isotooppiseosta, josta keskiarvo voitaisiin laskea. IUPAC ilmoittaa sen sijaan pisimpään eläneen tunnetun isotoopin massaluvun hakasulkeissa. Teknetiumin pisimpään elänyt isotooppi on teknetium-97, joten tämä laskin näyttää arvon 97.

Onko alkuainehaku kirjainkoon suhteen tarkka?

Ei. Kirjoittamalla ”fe”, ”Fe” tai ”FE” hakutulokseksi saadaan aina rauta, ja sama koskee alkuaineiden nimiä.

Miten yhdisteen molekyylimassa lasketaan?

Kerro kunkin alkuaineen atomimassa sen kaavassa esiintyvien atomien lukumäärällä ja laske tulot yhteen. Vedelle lasku on (2 × 1,008) + 15,999 = 18,015 u.

Mistä nämä atomimassa-arvot ovat peräisin?

Ne perustuvat IUPACin julkaisemiin standardoituihin atomipainoihin. IUPAC on kemiallisesta nimistöstä ja mittausstandardeista vastaava kansainvälinen järjestö. Muutamien alkuaineiden, kuten argonin ja lyijyn, pitoisuudet vaihtelevat luonnon eri lähteissä niin paljon, että IUPAC julkaisee yhden luvun sijaan vaihteluvälin. Niiden osalta laskin näyttää IUPACin tavanomaiseksi määrittämän arvon, kun aineen alkuperää ei tunneta: argonille 39,948 u ja lyijylle 207,2 u.