Vsebina
- TL; DR (Predolgo; Nisem prebral)
- Izračun relativne številčnosti dveh izotopov
- Izračun vzorca
- Več kot dva izotopa
Vsak element v periodični tabeli ima v svojem jedru edinstveno število pozitivno nabitih protonov, vendar se lahko število nevtronov, ki nimajo naboja, spreminja. Atomi elementa z različnim številom nevtronov so izotopi tega elementa. Vsi elementi razen 20 imajo več kot enega naravnega izotopa, nekateri elementi pa veliko. Tin (Sn) z 10 naravnimi izotopi je zmagovalec v tej kategoriji. Nevtroni imajo enako maso kot protoni, zato imajo različni izotopi različne atomske mase, atomska teža elementa, navedena v periodični tabeli, pa je povprečje vsakega izotopa, pomnoženo z njegovo številčnostjo.
Atomska teža = ∑ (atomska masa x relativno številčnost)
Možno je matematično izračunati delno številčnost za elemente z dvema izotopoma na podlagi atomske mase izotopov, vendar potrebujete laboratorijske tehnike za elemente z več kot dvema.
TL; DR (Predolgo; Nisem prebral)
Če ima element dva izotopa, lahko s pomočjo matematike najdete njihove delne številčnosti. V nasprotnem primeru potrebujete masni spektrometer.
Izračun relativne številčnosti dveh izotopov
Razmislimo o elementu z dvema izotopoma mase m1 in m2. Njihova delna številčnost mora biti enaka 1, če je številčnost prvega x, je številčnost druge 1 - x. To pomeni
Atomska teža = m1x + m2(1 - x).
Poenostavitev in reševanje za x:
x = (Atomska teža - m2) ÷ (m1 - m2)
Količina x je delna številčnost izotopa z maso m1.
Izračun vzorca
Klor ima dva naravno izotopa: 35Cl, z maso 34,9689 amu (atomske masne enote) in 37Cl, z maso 36,9659 amu. Če je atomska teža klora 35,46 amu, kakšna je delna številčnost vsakega izotopa?
Naj bo x delna številčnost 35Cl. Glede na zgornjo enačbo, če pustimo maso 35Cl biti m1 in to od 37Cl biti m2, dobimo:
x = (35.46 - 36.9659) ÷ (34.9689 - 36.9659) = 0.5911 / 1.997 = -1.5059 / -1.997 = 0.756
Delna številčnost 35Cl je 0,756 in t 37Cl je 0,244.
Več kot dva izotopa
Znanstveniki določajo relativno številčnost elementov z več kot dvema izotopoma v laboratoriju s tehniko, imenovano masna spektrometrija. Izhlapijo vzorec, ki vsebuje element, in ga bombardirajo z visokoenergijskimi elektroni. To napolni delce, ki so usmerjeni skozi magnetno polje, ki jih odbija. Težji izotopi se odklonijo bolj kot lažji. Spektrometer meri razmerje med maso in nabojem vsakega izotopa, ki ga zazna, ter meri njihovo število in jih prikaže kot niz črt, ki se imenujejo spekter. Spekter je kot črtni graf, ki izmeri razmerje med maso in nabojem glede na relativno številčnost.