3 spôsoby výpočtu atómovej hmotnosti

Atómová hmotnosť je súčet všetkých protónov, neutrónov a elektrónov v jednom atóme alebo molekule. Hmotnosť elektrónu je však taká malá, že sa považuje za zanedbateľnú a do výpočtu sa nezahŕňa.[1]
Hoci je to technicky nesprávne, tento termín sa často používa aj na označenie priemernej atómovej hmotnosti všetkých izotopov jedného prvku. Táto druhá definícia je vlastne relatívna atómová hmotnosť, známa aj ako atómová hmotnosť, prvku.[2]
Atómová hmotnosť zohľadňuje priemer hmotností prirodzene sa vyskytujúcich izotopov toho istého prvku. Chemici potrebujú rozlišovať medzi týmito dvoma typmi atómovej hmotnosti, aby sa mohli riadiť pri svojej práci – nesprávna hodnota atómovej hmotnosti môže napríklad viesť k nesprávnemu výpočtu výťažku experimentu.

Metóda 1 z 3: Zistenie hodnôt atómovej hmotnosti v periodickej tabuľke


Pochopiť, ako sa znázorňuje atómová hmotnosť. Atómovú hmotnosť, hmotnosť daného atómu alebo molekuly, možno vyjadriť v štandardných jednotkách hmotnosti SI – gramy, kilogramy atď. Pretože však atómové hmotnosti vyjadrené v týchto jednotkách sú neuveriteľne malé, atómová hmotnosť sa často vyjadruje v jednotkách unifikovanej atómovej hmotnosti (zvyčajne skrátene „u“ alebo „amu“) alebo v Daltonových jednotkách (Da). Štandardná hodnota jednej jednotky atómovej hmotnosti sa rovná 1/12 hmotnosti štandardného izotopu uhlíka 12.[3]

  • Atómová hmotnosť je počet gramov prvku v jednom móle atómov prvku. Táto vlastnosť je veľmi užitočná pri praktických výpočtoch, pretože umožňuje jednoduchý prepočet medzi hmotnosťou a mólami daného množstva atómov alebo molekúl rovnakého typu.


Nájdite atómovú hmotnosť v periodickej tabuľke. Väčšina štandardných periodických tabuliek uvádza relatívne atómové hmotnosti (atómové váhy) jednotlivých prvkov. Takmer vždy je to napísané ako číslo v spodnej časti štvorca prvku v tabuľke pod jeho jedno- alebo dvojpísmenovým chemickým symbolom. Toto číslo sa zvyčajne vyjadruje ako desatinné číslo, a nie ako celé číslo.

  • Všimnite si, že relatívne atómové hmotnosti uvedené v periodickej tabuľke sú priemer hodnoty pre príslušný prvok. Chemické prvky majú rôzne izotopy – chemické formy, ktoré sa líšia hmotnosťou v dôsledku pridania alebo odobratia jedného alebo viacerých neutrónov k jadru atómu.[4]
    Relatívna atómová hmotnosť uvedená v periodickej tabuľke je teda vhodná ako priemerná hodnota pre atómy určitého prvku, ale nie ako hmotnosť jedného atómu tohto prvku.
  • Relatívne atómové hmotnosti uvedené v periodickej tabuľke sa používajú na výpočet molárnych hmotností atómov a molekúl. Hmotnosti atómov vyjadrené v amu, ako je to v periodickej tabuľke, sú technicky bez jednotiek. Jednoduchým vynásobením atómovej hmotnosti 1 g/mol však získame použiteľnú veličinu pre molárnu hmotnosť prvku – hmotnosť (v gramoch) jedného mólu atómov prvku.
  • Napríklad atómová hmotnosť železa je 55.847 amu, čo znamená, že jeden mól atómov železa by vážil 55.847 gramov.


Pochopte, že hodnoty v periodickej tabuľke predstavujú priemernú atómovú hmotnosť prvku. Ako už bolo uvedené, relatívne atómové hmotnosti uvedené pre každý prvok v periodickej tabuľke sú priemerné hodnoty všetkých izotopov atómu. Táto priemerná hodnota je cenná pre mnohé praktické výpočty – ako napríklad výpočet molárnej hmotnosti molekuly zloženej z viacerých atómov. Pri práci s jednotlivými atómami je však toto číslo niekedy nedostatočné.

  • Keďže ide o priemer niekoľkých rôznych typov izotopov, hodnota v periodickej tabuľke nie je presný hodnota pre atómovú hmotnosť akéhokoľvek atómu.
  • Atómové hmotnosti jednotlivých atómov sa musia vypočítať s prihliadnutím na presný počet protónov a neutrónov v jednom atóme.

Metóda 2 z 3:Výpočet atómovej hmotnosti pre jednotlivý atóm


Zistite atómové číslo prvku alebo izotopu. Atómové číslo je počet protónov v prvku a nikdy sa nemení.[5]
Napríklad všetky atómy vodíka a len atómy vodíka majú 1 protón. Sodík má atómové číslo 11, pretože jeho jadro má 11 protónov, zatiaľ čo kyslík má atómové číslo 8, pretože jeho jadro má 8 protónov. Atómové číslo ktoréhokoľvek prvku môžete nájsť v periodickej tabuľke – takmer vo všetkých štandardných periodických tabuľkách: je to číslo nad 1 alebo 2-písmenovým chemickým symbolom prvku. Toto číslo bude vždy kladné celé číslo.

  • Povedzme, že pracujeme s atómom uhlíka. Uhlík má vždy 6 protónov, takže vieme, že jeho atómové číslo je 6. V periodickej tabuľke môžeme tiež vidieť, že štvorec pre uhlík (C) má v hornej časti číslo „6“, čo znamená, že atómové číslo uhlíka je 6.
  • Všimnite si, že atómové číslo prvku nemá žiadny priamy vplyv na jeho relatívnu atómovú hmotnosť uvedenú v periodickej tabuľke. Aj keď sa môže zdať, najmä medzi prvkami na vrchole periodickej tabuľky, že atómová hmotnosť atómu je približne dvojnásobkom jeho atómového čísla, atómová hmotnosť sa nikdy nevypočíta zdvojnásobením atómového čísla prvku.


Zistite počet neutrónov v jadre. Počet neutrónov sa môže medzi atómami určitého prvku líšiť. Hoci dva atómy s rovnakým počtom protónov a rôznym počtom neutrónov sú oba rovnakým prvkom, ide o rôzne izotopy tohto prvku. Na rozdiel od počtu protónov v prvku, ktorý sa nikdy nemení, počet neutrónov v atómoch určitého prvku sa môže meniť dostatočne často, takže priemerná atómová hmotnosť prvku sa musí vyjadriť ako desatinná hodnota medzi dvoma celými číslami.

  • Počet neutrónov možno určiť podľa označenia izotopu prvku. Napríklad uhlík-14 je prirodzene sa vyskytujúci rádioaktívny izotop uhlíka-12. Izotop sa často označuje číslom ako horným indexom pred symbolom prvku: 14C. Počet neutrónov sa vypočíta odpočítaním počtu protónov od čísla izotopu: 14 – 6 = 8 neutrónov.
  • Povedzme, že atóm uhlíka, s ktorým pracujeme, má šesť neutrónov (12C). Toto je zďaleka najbežnejší izotop uhlíka, ktorý tvorí takmer 99 % všetkých atómov uhlíka.[6]
    Približne 1 % atómov uhlíka má však 7 neutrónov (13C). Ostatné typy atómov uhlíka s viac alebo menej ako 6 alebo 7 neutrónmi existujú vo veľmi malom množstve.


Pridajte počet protónov a neutrónov. Toto je atómová hmotnosť tohto atómu. Nezaoberajte sa počtom elektrónov obiehajúcich okolo jadra – ich spoločná hmotnosť je veľmi, veľmi malá, takže vo väčšine praktických prípadov výrazne neovplyvní vašu odpoveď.[7]

  • Náš atóm uhlíka má 6 protónov + 6 neutrónov = 12. Atómová hmotnosť tohto atómu uhlíka je 12. Ak by to bol uhlík-13 na druhej strane by sme vedeli, že izotop má 6 protónov + 7 neutrónov = atómová hmotnosť 13.
  • Skutočná atómová hmotnosť uhlíka-13 je 13.003355[8]
    , a je presnejšie, pretože bolo určené experimentálne.
  • Atómová hmotnosť je veľmi blízka izotopovému číslu prvku. Na účely základného výpočtu sa izotopové číslo rovná atómovej hmotnosti. Pri experimentálnom stanovení je atómová hmotnosť o niečo vyššia ako izotopové číslo v dôsledku veľmi malého hmotnostného príspevku elektrónov.

Metóda 3 z 3:Výpočet relatívnej atómovej hmotnosti (atómovej hmotnosti) prvku


Určite, ktoré izotopy sa nachádzajú vo vzorke. Chemici často určujú relatívne zastúpenie izotopov v danej vzorke pomocou špeciálneho nástroja nazývaného hmotnostný spektrometer. Na úrovni študentov chémie sa však tieto informácie často uvádzajú v školských testoch atď., v podobe stanovených hodnôt z vedeckej literatúry.

  • Pre naše účely povedzme, že pracujeme s izotopmi uhlíka-12 a uhlíka-13.


Určite relatívne zastúpenie jednotlivých izotopov vo vzorke. V rámci daného prvku sa rôzne izotopy vyskytujú v rôznom pomere. Tieto pomery sa takmer vždy vyjadrujú v percentách. Niektoré izotopy sú veľmi časté, zatiaľ čo iné sú veľmi vzácne – niekedy také vzácne, že ich sotva možno zistiť. Tieto informácie možno zistiť pomocou hmotnostnej spektrometrie alebo z referenčnej knihy.

  • Povedzme, že početnosť uhlíka-12 je 99 % a početnosť uhlíka-13 je 1 %. Ďalšie izotopy uhlíka do existujú, ale v takom malom množstve, že ich v tomto príklade môžeme ignorovať.


Vynásobte atómovú hmotnosť každého izotopu jeho podielom vo vzorke. Vynásobte atómovú hmotnosť každého izotopu jeho percentuálnym zastúpením (zapísané ako desatinné číslo). Ak chcete percento previesť na desatinné číslo, jednoducho ho vydeľte 100. Prepočítané percentá by sa mali vždy rovnať 1.

  • Naša vzorka obsahuje uhlík-12 a uhlík-13. Ak uhlík-12 tvorí 99 % vzorky a uhlík-13 tvorí 1 % vzorky, vynásobte 12 (atómová hmotnosť uhlíka-12) číslom 0.99 a 13 (atómová hmotnosť uhlíka-13) o 0.01.
  • V príručke nájdete percentuálne podiely na základe všetkých známych množstiev izotopov daného prvku. Väčšina učebníc chémie obsahuje tieto informácie v tabuľke na konci knihy. Hmotnostný spektrometer môže poskytnúť aj pomery pre testovanú vzorku.

  • Sčítajte výsledky. Súčet súčinov násobení, ktoré ste vykonali v predchádzajúcom kroku. Výsledkom tohto sčítania je relatívna atómová hmotnosť vášho prvku – priemerná hodnota atómových hmotností izotopov vášho prvku. Keď sa hovorí o prvku všeobecne, a nie o konkrétnych izotopoch tohto prvku, používa sa táto hodnota.

    • V našom príklade 12 x 0.99 = 11.88 pre uhlík-12, zatiaľ čo 13 x 0.01 = 0.13 pre uhlík-13. Relatívna atómová hmotnosť nášho príkladu je 11.88 + 0.13 = 12.01.
  • Odkazy