Калькулятор атомної маси - Миттєве знаходження атомних ваг елементів

Що таке атомна маса?

Атомна маса — це середня маса одного атома хімічного елемента, виміряна в атомних одиницях маси (u). Цей калькулятор знаходить атомну масу будь-якого елемента за його назвою або хімічним символом, наприклад «Oxygen» або «O».

Атомну одиницю маси визначено як рівно 1/12 маси атома карбону-12. Більшість елементів існує в природі як суміш ізотопів — атомів з однаковою кількістю протонів, але різною кількістю нейтронів. Атомна маса, наведена в періодичній таблиці, є середньозваженим значенням мас цих ізотопів з урахуванням поширеності кожного з них.

Оскільки це середнє значення, атомна маса рідко є цілим числом. Наприклад, атомна маса хлору становить 35,45 u, хоча кожен атом хлору має або 35, або 37 нуклонів.

Формула атомної маси

Середню атомну масу елемента обчислюють, помножуючи масу кожного ізотопу на його природну поширеність, а потім додаючи отримані результати:

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

Тут $f_i$ — частка атомів, що є ізотопом $i$, записана десятковим дробом, а $m_i$ — маса цього ізотопу в атомних одиницях маси. Сума охоплює всі ізотопи елемента, наявні в природі.

Приклад розрахунку: хлор

Природний хлор приблизно на 75,77% складається з хлору-35 (маса 34,97 u) і на 24,23% — із хлору-37 (маса 36,97 u). Застосуємо формулу:

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

Це відповідає значенню, наведеному в періодичній таблиці та отриманому калькулятором, коли користувач шукає «Chlorine» або «Cl».

Значення в цьому калькуляторі взято зі стандартних атомних ваг, опублікованих Міжнародним союзом теоретичної та прикладної хімії (IUPAC).

Як користуватися калькулятором атомної маси елемента

1. Введіть у поле назву елемента (наприклад, «Hydrogen») або його символ (наприклад, «H»).
2. Калькулятор покаже назву елемента, його символ, атомний номер і атомну масу.
3. Натисніть кнопку копіювання, щоб скопіювати значення атомної маси.

Пошук не чутливий до регістру. Він зіставляє назви й символи незалежно від написання великими чи малими літерами, тому «iron», «Iron», «Fe», «fe» і «FE» повертають однаковий результат: залізо, атомний номер 26, атомна маса 55,845 u.

Короткі приклади

Чому атомна маса важлива

Обчислення молекулярної маси

Атомна маса є основою для молекулярної маси — маси цілої молекули. Щоб її визначити, помножте атомну масу кожного елемента на кількість його атомів у молекулі, а потім додайте отримані значення.

Вода (H₂O) має два атоми водню й один атом кисню:

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

Вуглекислий газ (CO₂) має один атом вуглецю й два атоми кисню:

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

Приготування розчинів

Хіміки використовують молекулярну масу, щоб відважувати сполуки для розчину з відомою концентрацією. У хлориді натрію (NaCl) натрій дає 22,990 u, а хлор — 35,45 u, у результаті чого молекулярна маса становить 58,44 г/моль. Для приготування одного літра 1-молярного (1 M) розчину NaCl потрібно відважити 58,44 грамів солі.

Від атомів до грамів

Один моль будь-якого елемента важить стільки грамів, скільки становить його атомна маса, і містить приблизно 6,022 × 10²³ атомів — це число називають числом Авогадро. Цей зв’язок поєднує мікроскопічний масштаб атомів із масами, які можна вимірювати на лабораторних терезах, і лежить в основі більшості стехіометричних розрахунків — галузі хімії, що вивчає кількісні співвідношення речовин у реакціях.

Коротка історія атомної маси

У 1803 році Джон Дальтон опублікував першу таблицю атомних ваг, прийнявши атомну масу водню за 1 і вимірюючи інші елементи відносно нього. Коли Дмитро Менделєєв побудував періодичну таблицю в 1869 році, розташувавши елементи за атомною вагою, деякі елементи виявилися не на своїх місцях. Цю загадку вдалося розв’язати лише через кілька десятиліть після відкриття ізотопів.

У 1961 році вчені погодилися визначити вуглець-12 як рівно 12 а. о. м., замінивши попередні стандарти, що ґрунтувалися на кисні. Це еталон, який використовують і сьогодні. IUPAC періодично переглядає вимірювання атомних ваг і оновлює стандартні значення, коли нові докази це виправдовують, хоча зміни зазвичай надто малі, щоб впливати на звичайні розрахунки.

Поширені запитання

У чому різниця між атомною масою та атомною вагою?

У строгому значенні атомна маса стосується маси окремого атома або ізотопу, тоді як атомна вага є середнім зваженим значенням для всіх природних ізотопів елемента. У повсякденному вжитку, зокрема в періодичних таблицях, ці терміни вважають синонімами.

Чому атомні маси не є цілими числами?

Тому що вони є середніми значеннями мас двох або більше ізотопів із різними масами. Атомна маса хлору 35,45 u лежить між значеннями для двох його поширених ізотопів — хлору-35 і хлору-37, оскільки вони трапляються в природі в різних пропорціях.

Що означає атомна маса без десяткових знаків, наприклад 97 для технецію?

Елементи, які не мають стабільного ізотопу, наприклад технецій і плутоній, не мають природної суміші ізотопів, яку можна усереднити. Натомість IUPAC наводить масове число найдовгоживучішого відомого ізотопу, записане у квадратних дужках. Найдовгоживучішим ізотопом технецію є технецій-97, тому цей калькулятор показує 97.

Чи чутливий пошук елементів до регістру?

Ні. Введення «fe», «Fe» або «FE» повертає залізо; те саме стосується назв елементів.

Як знайти молекулярну масу сполуки?

Помножте атомну масу кожного елемента на кількість його атомів у формулі, а потім додайте результати. Для води це: (2 × 1,008) + 15,999 = 18,015 u.

Звідки беруться ці значення атомної маси?

Вони відповідають стандартним атомним вагам, опублікованим IUPAC — міжнародною організацією, відповідальною за хімічну номенклатуру та стандарти вимірювань. Для деяких елементів, зокрема аргону й свинцю, значення досить сильно відрізняються залежно від природного джерела, тому IUPAC публікує діапазон, а не одне число. Для них калькулятор показує умовне значення IUPAC для матеріалу невідомого походження: 39,948 u для аргону та 207,2 u для свинцю.