Bagaimana Menghitung Kelebihan Peratus

Kandungan

• TL; DR (Terlalu Panjang, Tidak Baca)
• Apakah Isotop?
• Unsur-unsur Dengan Dua Isotop
• Unsur-unsur dengan Lebih Dua Isotop

Nukleus atom mengandungi hanya proton dan neutron, dan masing-masing mempunyai definisi, jisim kira-kira 1 unit jisim atom (amu). Berat atom setiap elemen - yang tidak termasuk bobot elektron, yang dianggap boleh diabaikan - oleh itu haruslah bilangan keseluruhannya. Walau bagaimanapun, bacaan cepat jadual berkala menunjukkan bahawa berat atom kebanyakan elemen mengandungi pecahan perpuluhan. Ini kerana berat yang disenaraikan bagi setiap elemen adalah purata semua isotop semulajadi unsur tersebut. Pengiraan pantas dapat menentukan jumlah persentase setiap isotop elemen, dengan syarat anda mengetahui berat atom isotop. Kerana para saintis telah mengukur ketepatan isotop-isotop ini dengan tepat, mereka tahu beratnya sedikit berbeza daripada nombor integral. Kecuali tahap ketepatan yang tinggi diperlukan, anda boleh mengabaikan perbezaan kecil ini apabila mengira peratusan yang berlimpah.

TL; DR (Terlalu Panjang, Tidak Baca)

Anda boleh mengira kelebihan isotop peratus dalam sampel unsur dengan lebih daripada satu isotop selagi banyaknya dua atau kurang diketahui.

Apakah Isotop?

Unsur-unsur disenaraikan dalam jadual berkala mengikut jumlah proton dalam nukleusnya. Nukleus juga mengandungi neutron, bagaimanapun, dan bergantung kepada unsur, mungkin ada, satu, dua, tiga atau lebih neutron di dalam nukleus. Hidrogen (H), misalnya, mempunyai tiga isotop. Nukleus ¹H hanyalah proton, tetapi nukleus deuterium (²H) mengandungi neutron dan tritium (³H) mengandungi dua neutron. Enam isotop kalsium (Ca) berlaku dalam alam semula jadi, dan untuk timah (Sn), bilangannya adalah 10. Isotop mungkin tidak stabil, dan ada yang radioaktif. Tiada unsur-unsur yang berlaku selepas Uranium (U), yang ke-92 dalam jadual berkala, mempunyai lebih daripada satu isotop semula jadi.

Unsur-unsur Dengan Dua Isotop

Jika unsur mempunyai dua isotop, anda boleh dengan mudahnya menetapkan persamaan untuk menentukan kelimpahan relatif setiap isotop berdasarkan berat setiap isotop (W₁ dan W₂) dan berat elemen (W_e) yang disenaraikan dalam jadual berkala. Jika anda menunjukkan banyaknya isotop 1 oleh x, persamaannya ialah:

W₁ • x + W₂ • (1 - x) = W_e

kerana berat kedua-dua isotop mesti menambah untuk memberikan berat elemen. Sebaik sahaja anda mencari (x), kalikan dengan 100 untuk mendapatkan peratusan.

Sebagai contoh, nitrogen mempunyai dua isotop, ¹⁴N dan ¹⁵N, dan jadual berkala menyenaraikan berat atom nitrogen sebagai 14.007. Menyediakan persamaan dengan data ini, anda dapat: 14x + 15 (1 - x) = 14.007, dan penyelesaian untuk (x), anda dapati banyaknya ¹⁴N menjadi 0.993, atau 99.3 peratus, yang bermaksud kelimpahan ¹⁵N ialah 0.7 peratus.

Unsur-unsur dengan Lebih Dua Isotop

Apabila anda mempunyai sampel elemen yang mempunyai lebih daripada dua isotop, anda boleh menemui kelebihan dua daripadanya jika anda mengetahui banyaknya yang lain.

Sebagai contoh, pertimbangkan masalah ini:

Purata atom oksigen (O) adalah 15.9994 amu. Ia mempunyai tiga isotop semula jadi, ¹⁶O, ¹⁷O dan ¹⁸O, dan 0.037 peratus oksigen terdiri daripada ¹⁷O. Jika berat atom adalah ¹⁶O = 15.995 amu, ¹⁷O = 16.999 amu dan ¹⁸O = 17.999 amu, apakah kelebihan dua isotop yang lain?

Untuk mencari jawapan, tukar peratusan kepada pecahan perpuluhan dan perhatikan bahawa kelimpahan dua isotop yang lain adalah (1 - 0.00037) = 0.99963.

Tetapkan salah satu kelebihan yang tidak diketahui - katakan itu ¹⁶O - menjadi (x). Kelimpahan lain yang tidak diketahui, iaitu ¹⁸O, kemudian 0.99963 - x.

(berat atom ¹⁶O) • (kelimpahan pecahan daripada ¹⁶O) + (berat atom daripada ¹⁷O) • (kelimpahan pecahan daripada ¹⁷O) + (berat atom daripada ¹⁸O) • (kelimpahan pecahan daripada ¹⁸O) = 15.9994

(15.995) • (x) + (16.999) • (0.00037) + (17.999) • (0.99963 - x) = 15.9994

15.995x - 17.999x = 15.9994 - (16.999) • (0.00037) - (17.999) (0.99963)

x = 0.9976

Setelah ditakrifkan (x) menjadi kelimpahan ¹⁶O, kelimpahan ¹⁸O kemudian (0.99963 - x) = (0.99963 - 0.9976) = 0.00203

Ketersediaan tiga isotop adalah:

¹⁶O = 99.76%

¹⁷O = 0.037%

¹⁸O = 0.203%