Máy Tính Trọng Lượng Nguyên Tử - Tìm Khối Lượng Nguyên Tử theo Số Nguyên Tử

Công cụ tra cứu nguyên tử khối là một công cụ tra cứu trả về nguyên tử khối của một nguyên tố dựa trên số hiệu nguyên tử của nguyên tố đó. Nhập một số từ 1 đến 118, công cụ sẽ hiển thị ký hiệu, tên và nguyên tử khối tương ứng của nguyên tố theo đơn vị khối lượng nguyên tử (amu).

Nguyên tử khối có nghĩa là gì

Nguyên tử khối, tên gọi chính thức là khối lượng nguyên tử tương đối, là khối lượng trung bình của các nguyên tử của một nguyên tố tồn tại trong tự nhiên. Đây không phải là khối lượng của một nguyên tử đơn lẻ.

Hầu hết các nguyên tố tồn tại tự nhiên dưới dạng hỗn hợp các đồng vị: những nguyên tử có cùng số proton nhưng khác số neutron. Nguyên tử khối là trung bình có trọng số của khối lượng các đồng vị này, với trọng số dựa trên độ phổ biến của từng đồng vị.

Clo là một ví dụ phổ biến. Khoảng 76% số nguyên tử clo tự nhiên là clo-35 và khoảng 24% là clo-37. Tính trung bình các khối lượng này theo độ phổ biến cho nguyên tử khối của clo là 35,45 amu, một giá trị nằm giữa hai số khối nguyên.

Đơn vị khối lượng nguyên tử (amu) được định nghĩa là một phần mười hai khối lượng của một nguyên tử carbon-12. Các nhà hóa học đã sử dụng chuẩn này từ 1961.

Công thức tính nguyên tử khối

Đối với một nguyên tố có nhiều hơn một đồng vị, nguyên tử khối được tính như sau:

Nguyên tử khối = Σ (fᵢ × mᵢ)

Trong đó, fᵢ là phân số các nguyên tử thuộc đồng vị i, còn mᵢ là khối lượng của đồng vị i. Tổng các phần số của mọi đồng vị của một nguyên tố bằng 1.

Một nguyên tố chỉ có một đồng vị bền có nguyên tử khối bằng khối lượng của đồng vị đó. Các nguyên tố hoàn toàn không có đồng vị bền, chẳng hạn như techneti và mọi nguyên tố nặng hơn urani, thay vào đó được gán số khối của đồng vị được biết là bền nhất.

Cách tìm nguyên tử khối của một nguyên tố

1. Nhập một số hiệu nguyên tử từ 1 đến 118 vào trường nhập liệu. Số hiệu nguyên tử là số proton trong hạt nhân của một nguyên tử và là đặc trưng riêng của từng nguyên tố — 6 luôn là carbon, còn 79 luôn là vàng.
2. Máy tính hiển thị ký hiệu, tên đầy đủ và nguyên tử khối của nguyên tố.
3. Nút sao chép cho phép dán kết quả vào nơi khác, chẳng hạn như báo cáo thí nghiệm hoặc câu trả lời bài tập.

Một số nằm ngoài khoảng 1–118 sẽ tạo ra thông báo lỗi vì chưa có nguyên tố nào được xác nhận trong khoảng đó.

Ví dụ: tìm nguyên tử khối của oxy

Oxy có số hiệu nguyên tử là 8. Nhập 8 sẽ trả về:

• Ký hiệu: O
• Tên: Oxy
• Nguyên tử khối: 15,999 amu

Có thể dùng giá trị này để tìm khối lượng phân tử của một hợp chất. Nước (H₂O) chứa hai nguyên tử hydro và một nguyên tử oxy:

2 × 1,008 (hydro) + 1 × 15,999 (oxy) = 18,015 amu

Không nên nhầm số hiệu nguyên tử (8) với nguyên tử khối (15,999). Số hiệu nguyên tử chỉ đếm proton. Nguyên tử khối phản ánh tổng khối lượng của proton và neutron trong tất cả các đồng vị tự nhiên của một nguyên tố.

Số hiệu nguyên tử, nguyên tử khối và số khối

Số hiệu nguyên tử xác định nguyên tố đó và vị trí của nó trong bảng tuần hoàn. Nguyên tử khối và số khối đều mô tả khối lượng, nhưng nguyên tử khối là giá trị trung bình trên các đồng vị, còn số khối thuộc về một đồng vị cụ thể duy nhất.

Lịch sử đo nguyên tử khối

John Dalton đề xuất bảng nguyên tử khối đầu tiên vào đầu những năm 1800, sử dụng hydro làm mốc tham chiếu. Các con số của ông chỉ là những ước tính sơ bộ, một số sai lệch 10% hoặc hơn.

Dmitri Mendeleev xây dựng bảng tuần hoàn vào 1869 bằng cách sắp xếp các nguyên tố theo thứ tự nguyên tử khối. Một vài nguyên tố, trong đó có argon và kali, dường như không đúng trật tự khi so với tính chất hóa học của chúng. Vấn đề này chỉ được giải đáp sau khi các đồng vị được phát hiện.

Frederick Soddy xác định các đồng vị vào 1913, cho thấy hầu hết các nguyên tố là hỗn hợp tự nhiên của những nguyên tử có khối lượng khác nhau. Điều này giải thích tại sao nhiều nguyên tử khối nằm giữa các số nguyên. Phép đo khối phổ, được phát triển trong những năm sau đó, cho phép các nhà hóa học đo trực tiếp khối lượng và độ phong phú của các đồng vị thay vì ước tính chúng.

Vào năm 1961, chuẩn carbon-12 thay thế hydro làm mốc tham chiếu cho đơn vị khối lượng nguyên tử. Liên minh Quốc tế về Hóa học Thuần túy và Hóa học Ứng dụng (IUPAC) đã xem xét và cập nhật các nguyên tử khối tiêu chuẩn kể từ đó, gần đây nhất là vào 2021, khi các kỹ thuật đo lường được cải thiện. Các nguyên tố 113, 115, 117 và 118 được chính thức đặt tên vào 2016, hoàn tất hàng thứ bảy của bảng tuần hoàn.

Các câu hỏi thường gặp

Sự khác biệt giữa nguyên tử khối và khối lượng nguyên tử là gì? Khối lượng nguyên tử là khối lượng của một nguyên tử hoặc một đồng vị đơn lẻ. Nguyên tử khối, tên gọi chính thức là khối lượng nguyên tử tương đối, là khối lượng trung bình của tất cả các đồng vị tự nhiên của một nguyên tố, có tính đến độ phổ biến của chúng. Hai thuật ngữ này thường được dùng thay thế cho nhau trong hóa học thông thường, nhưng nguyên tử khối là thuật ngữ chính xác hơn cho giá trị mà máy tính này trả về.

Tại sao nguyên tử khối không phải là số nguyên? Có hai lý do. Hầu hết các nguyên tố là hỗn hợp tự nhiên của các đồng vị có khối lượng khác nhau, nên giá trị trung bình nằm giữa các số nguyên. Ngoài ra, khối lượng của một hạt nhân nhỏ hơn một chút so với tổng khối lượng proton và neutron, vì một phần khối lượng chuyển thành năng lượng liên kết giữ hạt nhân lại với nhau.

Các giá trị trong máy tính này chính xác đến mức nào? Các giá trị tuân theo nguyên tử khối tiêu chuẩn của IUPAC, được đưa ra với từ ba đến năm chữ số có nghĩa. Những nguyên tố không có đồng vị bền được liệt kê bằng một số khối nguyên, chẳng hạn như 98 đối với techneti. Mức độ chính xác này đáp ứng các phép tính thông thường trong lớp học và phòng thí nghiệm. Đối với những công việc cần đầy đủ khoảng độ không đảm bảo đo, nên tham khảo trực tiếp các bảng do IUPAC công bố.

Nguyên tử khối liên quan thế nào đến khối lượng mol? Hai giá trị này bằng nhau về mặt số học nhưng sử dụng các đơn vị khác nhau. Nguyên tử khối của carbon là 12,011 amu trên mỗi nguyên tử; khối lượng mol của carbon là 12,011 gam trên mol, trong đó một mol là 6,022 × 10²³ nguyên tử.

Nguyên tử khối có ảnh hưởng đến cách một nguyên tố phản ứng không? Không trực tiếp. Tính phản ứng hóa học chủ yếu phụ thuộc vào cấu hình electron, không phải khối lượng. Khối lượng đồng vị có thể làm thay đổi nhẹ tốc độ phản ứng, một hiệu ứng được gọi là hiệu ứng đồng vị động học, nhưng không làm thay đổi những phản ứng xảy ra.

Tại sao một số bảng tuần hoàn hiển thị khoảng nguyên tử khối thay vì một số duy nhất? Đối với một số ít nguyên tố, tỷ lệ các đồng vị tự nhiên thay đổi tùy vào nơi lấy mẫu. IUPAC liệt kê các nguyên tố này bằng một khoảng thay vì một giá trị cố định. Máy tính này sử dụng giá trị đơn quy ước của IUPAC cho từng nguyên tố, phù hợp với các mẫu thông thường.