원자 질량을 계산하는 방법

콘텐츠

단계
방법 1/3: 주기율표를 사용하여 원자 질량 찾기
방법 2/3: 단일 원자의 원자 질량 계산
방법 3/3: 원소의 상대 원자량(원자량) 계산
팁
뭐가 필요하세요

원자 질량 이것은 이 또는 저 원자 또는 분자를 구성하는 모든 양성자, 중성자 및 전자의 질량의 합입니다. 양성자 및 중성자에 비해 전자의 질량은 매우 작기 때문에 계산에서 고려되지 않습니다. 이것은 형식적인 관점에서 볼 때 올바르지 않지만, 이 용어는 원소의 모든 동위 원소의 평균 원자 질량을 나타내는 데 자주 사용됩니다. 사실, 이것은 상대 원자 질량이라고도 하는 상대 원자 질량입니다. 원자량 요소. 원자량은 자연적으로 발생하는 모든 원소의 원자 질량의 평균입니다. 화학자는 작업을 수행할 때 이 두 가지 유형의 원자 질량을 구별해야 합니다. 예를 들어 잘못된 원자 질량 값은 반응 생성물 수율에 대해 잘못된 결과를 초래할 수 있습니다.

단계

방법 1/3: 주기율표를 사용하여 원자 질량 찾기

1 원자 질량이 어떻게 쓰여지는지 배우십시오. 원자 질량, 즉 주어진 원자 또는 분자의 질량은 표준 SI 단위(그램, 킬로그램 등)로 표현할 수 있습니다. 그러나 이러한 단위로 표시되는 원자량은 극히 작기 때문에 종종 통일 원자 질량 단위 또는 약어로 amu로 기록됩니다. - 원자 질량 단위. 1 원자 질량 단위는 표준 동위 원소 탄소 12 질량의 1/12과 같습니다.
- 원자 질량 단위는 질량을 특성화합니다. 주어진 원소 1몰(g)... 이 값은 주어진 물질의 주어진 수의 원자 또는 분자의 질량을 몰로 또는 그 반대로 쉽게 변환하는 데 사용할 수 있기 때문에 실제 계산에 매우 유용합니다.
2 주기율표에서 원자 질량을 찾으십시오. 대부분의 표준 주기율표에는 각 원소의 원자량(원자량)이 포함되어 있습니다. 일반적으로 화학 원소를 나타내는 문자 아래에 원소와 함께 셀 하단에 숫자로 표시됩니다. 이것은 일반적으로 정수가 아니라 소수입니다.
- 각 원소에 대한 주기율표에서 주어진 모든 상대 원자 질량은 다음과 같습니다. 평균 가치. 화학 원소는 다릅니다 동위원소 - 원자핵에 중성자가 추가되거나 누락되어 질량이 다른 화학종. 따라서 주기율표에 나열된 상대 원자 질량은 특정 원소의 원자에 대한 평균으로 사용할 수 있지만 ~ 아니다 주어진 원소의 한 원자의 질량으로.
- 주기율표에 주어진 상대 원자 질량은 원자와 분자의 몰 질량을 계산하는 데 사용됩니다. amu로 표시되는 원자 질량 (주기율표에서와 같이) 본질적으로 무차원입니다. 그러나 단순히 원자 질량에 1g / mol을 곱하면 요소의 유용한 특성, 즉 이 요소의 원자 1몰의 질량(g)을 얻을 수 있습니다.
3 주기율표는 원소의 평균 원자 질량을 나열한다는 것을 기억하십시오. 앞서 언급했듯이 주기율표의 각 원소에 대해 표시된 상대 원자 질량은 원자의 모든 동위 원소 질량의 평균입니다. 이 평균은 많은 실용적인 목적에 유용합니다. 예를 들어 여러 원자로 구성된 분자의 몰 질량을 계산하는 데 사용됩니다. 그러나 개별 원자를 다룰 때 이 값은 일반적으로 충분하지 않습니다.
- 평균 원자 질량은 여러 동위 원소의 평균값이므로 주기율표에 표시된 값은 정확한 단일 원자의 원자 질량 값.
- 개별 원자의 원자 질량은 단일 원자에 있는 양성자와 중성자의 정확한 수를 고려하여 계산해야 합니다.

방법 2/3: 단일 원자의 원자 질량 계산

1 주어진 원소 또는 그 동위 원소의 원자 번호를 찾으십시오. 원자 번호는 원소의 원자에 있는 양성자의 수이며 결코 변하지 않습니다. 예를 들어, 모든 수소 원자 및 뿐 그들은 하나의 양성자를 가지고 있습니다. 나트륨의 원자번호는 11인데, 그 이유는 핵에 11개의 양성자가 있기 때문이고, 산소의 원자번호는 핵에 8개의 양성자가 있기 때문에 8입니다. 멘델레예프의 주기율표에서 모든 원소의 원자 번호를 찾을 수 있습니다. 거의 모든 표준 버전에서 이 번호는 화학 원소의 문자 지정 위에 표시됩니다. 원자 번호는 항상 양의 정수입니다.
- 탄소 원자에 관심이 있다고 가정해 봅시다. 탄소 원자에는 항상 6개의 양성자가 있으므로 원자 번호가 6이라는 것을 알고 있습니다. 또한 주기율표에서 탄소(C)가 있는 셀의 상단에 숫자 "6"이 있음을 알 수 있습니다. 원자 탄소 번호가 6이라는 것.
- 원소의 원자 번호는 주기율표의 상대적 원자 질량과 고유하게 관련되어 있지 않습니다. 특히 표 상단에 있는 원소의 경우 원소의 원자 질량이 원자 번호의 두 배인 것처럼 보일 수 있지만 원자 번호에 2를 곱하여 계산되지는 않습니다.
2 핵에 있는 중성자의 수를 구하십시오. 중성자의 수는 같은 원소의 원자마다 다를 수 있습니다. 같은 수의 양성자를 가진 같은 원소의 두 원자가 다른 수의 중성자를 가질 때, 그들은 그 원소의 다른 동위 원소입니다.결코 변하지 않는 양성자의 수와 달리 특정 원소의 원자에 있는 중성자의 수는 종종 변할 수 있으므로 원소의 평균 원자 질량은 두 개의 인접한 정수 사이에 있는 값을 가진 소수로 작성됩니다.
- 중성자의 수는 원소의 동위 원소 지정에 의해 결정될 수 있습니다. 예를 들어, 탄소-14는 탄소-12의 자연 발생 방사성 동위원소입니다. 종종 동위 원소 번호는 원소 기호 C 앞에 위 첨자 번호로 표시됩니다. 중성자 수는 동위 원소 번호에서 양성자 수를 빼서 찾습니다. 14 - 6 = 8 중성자.
- 관심 있는 탄소 원자에 6개의 중성자(C)가 있다고 가정해 보겠습니다. 탄소의 가장 풍부한 동위 원소로, 이 원소의 모든 원자의 약 99%를 차지합니다. 그러나 탄소 원자의 약 1%에는 7개의 중성자(C)가 있습니다. 다른 유형의 탄소 원자는 7개 이상 또는 6개 미만의 중성자를 가지며 매우 소량 존재합니다.
3 양성자와 중성자의 수를 더하십시오. 이것은 주어진 원자의 원자 질량이 될 것입니다. 핵을 둘러싸고 있는 전자의 수는 무시하십시오. 전체 질량은 극히 작기 때문에 계산에 영향을 미치지 않습니다.
- 우리의 탄소 원자는 6개의 양성자 + 6개의 중성자 = 12를 가지고 있습니다. 따라서 이 탄소 원자의 원자 질량은 12입니다. 이것이 "탄소-13" 동위 원소라면 6개의 양성자 + 7개의 중성자 = 원자량 13.
- 실제로 탄소-13의 원자량은 13.003355이며, 이 값은 실험적으로 결정되었기 때문에 더 정확합니다.
- 원자 질량은 동위 원소 번호에 매우 가깝습니다. 계산의 편의를 위해 동위원소 수는 종종 원자 질량과 동일한 것으로 가정됩니다. 실험적으로 결정된 원자 질량 값은 전자의 매우 작은 기여로 인해 동위원소 수를 약간 초과합니다.

방법 3/3: 원소의 상대 원자량(원자량) 계산

1 샘플에 어떤 동위원소가 있는지 확인합니다. 화학자들은 종종 질량 분석기라고 하는 특수 기기를 사용하여 특정 샘플의 동위원소 비율을 결정합니다. 그러나 교육 중에 이러한 데이터는 작업, 제어 등의 조건에서 과학 문헌에서 가져온 값의 형태로 제공됩니다.
- 우리의 경우 탄소-12와 탄소-13의 두 동위 원소를 다루고 있다고 가정해 보겠습니다.
2 샘플에서 각 동위원소의 상대적 함량을 결정합니다. 각 원소에 대해 다른 동위원소가 다른 비율로 발생합니다. 이 비율은 거의 항상 백분율로 표시됩니다. 일부 동위 원소는 매우 일반적이지만 다른 동위 원소는 매우 드물며 때로는 감지하기 어렵습니다. 이러한 양은 질량 분석기를 사용하여 결정하거나 핸드북에서 찾을 수 있습니다.
- 탄소-12의 농도가 99%이고 탄소-13의 농도가 1%라고 가정해 봅시다. 탄소의 다른 동위원소 정말로 존재하지만 양이 너무 적어 이 경우 무시할 수 있습니다.
3 각 동위 원소의 원자 질량에 샘플의 농도를 곱하십시오. 각 동위 원소의 원자 질량에 백분율을 곱하십시오(소수점으로 표시). 백분율을 소수로 변환하려면 간단히 100으로 나눕니다. 결과 농도는 항상 합이 1이 되어야 합니다.
- 샘플에는 탄소-12와 탄소-13이 포함되어 있습니다. 탄소-12가 샘플의 99%이고 탄소-13이 1%인 경우 12(탄소-12의 원자 질량)에 0.99를 곱하고 13(탄소-13의 원자 질량)에 0.01을 곱해야 합니다.
- 참고 서적은 원소의 모든 동위 원소의 알려진 양을 기준으로 백분율을 제공합니다. 대부분의 화학 교과서에는 이 정보가 책 끝에 표 형식으로 나와 있습니다. 연구 중인 샘플의 경우 질량 분석기를 사용하여 동위원소의 상대 농도를 결정할 수도 있습니다.
4 결과를 더하십시오. 이전 단계에서 얻은 곱셈 결과를 요약합니다.이 작업의 결과로 해당 요소의 동위 원소 원자 질량의 평균 값인 요소의 상대 원자 질량을 찾을 수 있습니다. 특정 원소의 특정 동위 원소가 아니라 전체 원소를 고려할 때 이 값을 사용합니다.
- 이 예에서 탄소-12의 경우 12 x 0.99 = 11.88이고 탄소-13의 경우 13 x 0.01 = 0.13입니다. 우리의 경우 상대 원자 질량은 11.88 + 0.13 = 12,01.