Cara Cari Abundansi Fraktional Isotop

Kandungan

• TL; DR (Terlalu Panjang, Tidak Baca)
• Mengira Kelimpahan Relatif Dua Isotop
• Pengiraan Sampel
• Lebih daripada Dua Isotop

Setiap elemen dalam jadual berkala mempunyai bilangan unik proton yang dikenakan secara positif di dalam nukleusnya, tetapi bilangan neutron, yang tidak mempunyai caj, boleh berbeza-beza. Atom unsur yang mempunyai bilangan neutron yang berbeza adalah isotop unsur tersebut. Semua tetapi 20 elemen mempunyai lebih daripada satu isotop yang semulajadi, dan beberapa unsur mempunyai banyak. Tin (Sn), dengan 10 isotop semula jadi, adalah pemenang dalam kategori ini. Neutron mempunyai jisim yang sama seperti proton, isotop-isotop yang berbeza mempunyai massa atom yang berlainan, dan berat atom unsur yang disenaraikan dalam jadual berkala adalah purata setiap isotop yang didarab dengan kelimpahannya.

Berat atom = Σ (jisim atom x relatif banyak)

Mungkin untuk matematik mengira kekayaan pecahan bagi unsur-unsur dengan dua isotop berdasarkan jisim atom isotop, tetapi anda memerlukan teknik makmal bagi elemen dengan lebih daripada dua.

TL; DR (Terlalu Panjang, Tidak Baca)

Sekiranya unsur mempunyai dua isotop, anda boleh mencari kekayaan fraksinya dengan menggunakan matematik. Jika tidak, anda memerlukan spektrometer jisim.

Mengira Kelimpahan Relatif Dua Isotop

Pertimbangkan satu elemen dengan dua isotop jisim m₁ dan m₂. Kelimpahan pecahan mereka mesti menambah sama 1, jadi jika kelimpahan yang pertama adalah x, kelimpahan kedua ialah 1 - x. Ini bermaksud

Berat atom = m₁x + m₂(1 - x).

Menyederhanakan dan menyelesaikan x:

x = (Berat atom - m₂) ÷ (m₁ - m₂)

Kuantiti x adalah kekayaan pecahan isotop dengan massa m₁.

Pengiraan Sampel

Klorin mempunyai dua isotop semula jadi: ³⁵Cl, dengan jisim 34.9689 amu (unit jisim atom) dan ³⁷Cl, dengan jisim sebanyak 36.9659 amu. Sekiranya berat atom klorin adalah 35.46 amu, apakah jumlah pecahan setiap isotop?

Katakan x menjadi banyak pecahan ³⁵Cl. Menurut persamaan di atas, jika kita membiarkan jisim ³⁵Cl m₁ dan yang ³⁷Cl m₂, kita mendapatkan:

x = (35.46 - 36.9659) ÷ (34.9689 - 36.9659) = 0.5911 / 1.997 = -1.5059 / -1.997 = 0.756

Kelimpahan fraksional ³⁵Cl adalah 0.756 dan yang ³⁷Cl ialah 0.244.

Lebih daripada Dua Isotop

Para saintis menentukan banyak unsur-unsur relatif dengan lebih daripada dua isotop dalam makmal menggunakan teknik yang dipanggil spektrometri massa. Mereka menguapkan sampel yang mengandungi unsur dan membombardirnya dengan elektron tenaga tinggi. Ini mengenakan zarah-zarah, yang mereka diarahkan melalui medan magnet yang memesongkannya. Isotop yang lebih berat dapat dibelokkan lebih daripada yang lebih ringan. Spektrometer mengukur nisbah mass-to-charge setiap isotop yang dideteksi serta mengukur bilangan masing-masing dan memaparkannya sebagai satu siri garis, yang dipanggil spektrum. Spektrum adalah seperti graf bar yang memberi nisbah mass-to-charge terhadap kelimpahan relatif.