La masa atómica promedio no es una medida directa de un solo átomo. Esta masa es la masa promedio por átomo de una muestra general de un elemento en particular. Si pudiera calcular la masa de una mil millonésima parte de un átomo, podría calcular este valor de la misma manera que lo haría con cualquier otro promedio. Afortunadamente, existe una forma más fácil de calcular la masa atómica, que se basa en datos conocidos de las rarezas de diferentes isótopos.
Paso
Parte 1 de 2: Cálculo de la masa atómica promedio
Paso 1. Comprender los isótopos y las masas atómicas
La mayoría de los elementos ocurren naturalmente en una variedad de formas, llamadas isótopos. El número de masa de cada isótopo es el número de protones y neutrones en su núcleo. Cada protón y neutrón pesa 1 unidad de masa atómica (uma). La única diferencia entre dos isótopos de un elemento es el número de neutrones por átomo, lo que afecta la masa atómica. Sin embargo, los elementos siempre tienen el mismo número de protones.
- La masa atómica promedio de un elemento se ve afectada por variaciones en el número de sus neutrones y representa la masa promedio por átomo en una muestra general de un elemento.
- Por ejemplo, la plata elemental (Ag) tiene 2 isótopos naturales, a saber, Ag-107 y Ag-109 (o). 107Ag y 109Ag). Los isótopos se nombran en función de su "número de masa" o el número de protones y neutrones en un átomo. Esto significa que Ag-109 tiene 2 neutrones más que Ag-107, por lo que su masa es ligeramente mayor.
Paso 2. Anote la masa de cada isótopo
Necesita 2 tipos de datos para cada isótopo. Puede encontrar estos datos en libros de texto o fuentes de Internet como webelements.com. El primer dato es la masa atómica, o la masa de un átomo de cada isótopo. Los isótopos que tienen más neutrones tienen una mayor masa.
- Por ejemplo, el isótopo de plata Ag-107 tiene una masa atómica de 106, 90509 preparatoria (unidad de masa atómica). Mientras tanto, el isótopo Ag-109 tiene una masa ligeramente mayor, a saber 108, 90470.
- Los dos últimos decimales pueden variar ligeramente entre fuentes. No incluya ningún número entre paréntesis después de la masa atómica.
Paso 3. Anote la abundancia de cada isótopo
Esta abundancia indica qué tan común es un isótopo en términos de porcentaje de todos los átomos que componen un elemento. Cada isótopo es proporcional a la abundancia del elemento (cuanto mayor es la abundancia de un isótopo, mayor es el efecto sobre la masa atómica media). Puede encontrar estos datos en las mismas fuentes que la masa atómica. La abundancia de todos los isótopos debe ser del 100% (aunque puede haber un ligero error debido a errores de redondeo).
- El isótopo Ag-107 tiene una abundancia del 51,86%, mientras que Ag-109 es un poco menos común con una abundancia del 48,14%. Esto significa que la muestra general de plata está compuesta por 51.86% Ag-107 y 48.14% Ag-109.
- Ignore los isótopos cuya abundancia no esté en la lista. Isótopos como estos no se encuentran naturalmente en la Tierra.
Paso 4. Convierta el porcentaje de abundancia a un número decimal
Divida el porcentaje de abundancia por 100 para obtener el mismo valor en números decimales.
En el mismo problema, el número de abundancia es 51,86 / 100 = 0, 5186 y 48, 14/100 = 0, 4814.
Paso 5. Encuentre la masa atómica promedio ponderada del isótopo estable
La masa atómica promedio de un elemento con un número de isótopos n es igual a (masaisótopo 1 * abundanciaisótopo 1) + (masaisótopo 2 abundanciaisótopo 2) +… + (Masan isótopo abundancian isótopo . Este es un ejemplo de un "promedio ponderado", lo que significa que cuanto más masa se encuentre (mayor es la abundancia), mayor será el efecto sobre el resultado. A continuación, le indicamos cómo utilizar la fórmula anterior en la plata:
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Masa atómica promedioAg = (masaAgosto-107 * abundanciaAgosto-107) + (masaAg-109 * abundanciaAg-109)
=(106, 90509 * 0, 5186) + (108, 90470 * 0, 4814)
= 55, 4410 + 52, 4267
= 107, 8677 preparatoria.
- Mira los elementos de la tabla periódica para comprobar tu respuesta. La masa atómica promedio generalmente se enumera debajo del símbolo del elemento.
Parte 2 de 2: Uso de los resultados de los cálculos
Paso 1. Convierta la masa en número atómico
La masa atómica promedio muestra la relación entre la masa y el número atómico en una muestra general de un elemento. Esto es útil en los laboratorios de química porque calcular el número atómico directamente es casi imposible, pero calcular su masa es bastante fácil. Por ejemplo, podría pesar una muestra de plata y estimar que cada 107,8677 amu de su masa contiene 1 átomo de plata.
Paso 2. Convierta a masa molar
La unidad de masa atómica es muy pequeña. Por lo tanto, los químicos generalmente pesan las muestras en gramos. Afortunadamente, este concepto se definió para facilitar la conversión. Simplemente multiplique la masa atómica promedio por 1 g / mol (constante de masa molar) para obtener la respuesta en g / mol. Por ejemplo, 107,8677 gramos de plata contienen un promedio de 1 mol de átomos de plata.
Paso 3. Encuentra la masa molecular promedio
Dado que una molécula es una colección de átomos, puede sumar las masas de los átomos para calcular la masa molecular. Si usa la masa atómica promedio (no la masa de un isótopo específico), el resultado es la masa promedio de moléculas que se encuentran naturalmente en la muestra. Ejemplo:
- La molécula de agua tiene la fórmula química H2O. Entonces, está compuesto por 2 átomos de hidrógeno (H) y 1 átomo de oxígeno (O).
- El hidrógeno tiene una masa atómica promedio de 1.00794 uma. Mientras tanto, los átomos de oxígeno tienen una masa promedio de 15.9994 uma.
- Masa molecular H2La media de O es igual a (1.00794) (2) + 15.9994 = 18.01528 amu, equivalente a 18.01528 g / mol.
Consejos
- El término masa atómica relativa se usa a veces como sinónimo de masa atómica promedio. Sin embargo, hay una ligera diferencia entre los dos porque la masa atómica relativa no tiene unidades, pero representa la masa relativa a un átomo de carbono C-12. Siempre que use unidades de masa atómica en su cálculo de masa promedio, estos dos valores son esencialmente idénticos.
- Con algunas excepciones especiales, los elementos a la derecha de la tabla periódica tienen una masa promedio mayor que los elementos a la izquierda. Esta puede ser una forma sencilla de comprobar si su respuesta tiene sentido.
- 1 unidad de masa atómica se define como 1/12 de la masa de un átomo de carbono C-12.
- La abundancia de isótopos se calcula en base a muestras que ocurren naturalmente en la Tierra. Los compuestos inusuales, como los meteoritos o las muestras de laboratorio, pueden tener diferentes proporciones de isótopos y, como resultado, diferentes masas atómicas promedio.
- El número entre paréntesis después de la masa atómica representa la incertidumbre del último dígito. Por ejemplo, una masa atómica de 1.0173 (4) significa que una muestra general de átomos tiene una masa en el rango de 1.0173 ± 0.0004. No es necesario usar este número a menos que se le solicite en el problema.
- Use la masa atómica promedio al calcular masas que involucren elementos y compuestos.
