วิธีการหามวลสัมพัทธ์

เนื้อหา

• TL; DR (ยาวเกินไปไม่ได้อ่าน)
• มวลสัมพัทธ์คืออะไร?
• มวลอะตอมสัมพัทธ์ขององค์ประกอบ
• ตารางธาตุและไอโซโทป
• มวลโมเลกุลสัมพัทธ์

มวลสัมพัทธ์เป็นแนวคิดสำคัญในวิชาเคมี มันมีอยู่เพื่อลดความซับซ้อนของกระบวนการทำงานมวลของอะตอมหรือโมเลกุล ในหน่วยสัมบูรณ์โปรตรอนและนิวตรอนมีมวลตามลำดับ 10⁻²⁷ กิโลกรัมซึ่งเป็นหนึ่งในพันล้านของหนึ่งในพันล้านส่วนหนึ่งและอิเล็กตรอนมีมวลน้อยกว่าประมาณ 10⁻³⁰ กิโลกรัมน้อยกว่าโปรตอนหรือนิวตรอนประมาณพันเท่า นี่จะเป็นเรื่องยากที่จะจัดการกับในสถานการณ์จริงดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงกำหนดมวลอะตอมสัมพัทธ์ของอะตอมคาร์บอนเป็น 12 และทำงานทุกอย่างอื่นบนพื้นฐานนั้น

TL; DR (ยาวเกินไปไม่ได้อ่าน)

ค้นหามวลสัมพัทธ์ของอะตอมใด ๆ โดยการเพิ่มจำนวนของโปรตอนลงในจำนวนของนิวตรอน ไฮโดรเจนมีมวลอะตอมสัมพัทธ์เท่ากับ 1 และคาร์บอน -12 มีมวลอะตอมสัมพัทธ์ 12

ไอโซโทปของธาตุเดียวกันมีจำนวนนิวตรอนแตกต่างกันดังนั้นคุณต้องคำนวณหาไอโซโทปหนึ่งอัน ตารางธาตุแสดงมวลปรมาณูสัมพัทธ์เป็นหมายเลขด้านล่างขององค์ประกอบ แต่จะคำนึงถึงไอโซโทปใด ๆ

ค้นหามวลโมเลกุลสัมพัทธ์โดยเพิ่มการมีส่วนร่วมจากแต่ละองค์ประกอบ ใช้สูตรทางเคมีเพื่อค้นหาว่ามีกี่อะตอมรวมอยู่ด้วยคูณมวลอะตอมสัมพัทธ์ของพวกมันด้วยจำนวนอะตอมของแต่ละอะตอมจากนั้นเพิ่มพวกมันทั้งหมดเพื่อค้นหาผลลัพธ์

มวลสัมพัทธ์คืออะไร?

มวลสัมพัทธ์คือมวลของอะตอมหรือโมเลกุลที่สัมพันธ์กับ 1/12 ของอะตอมคาร์บอน -12 ภายใต้โครงการนี้อะตอมไฮโดรเจนที่เป็นกลางมีมวล 1 คุณสามารถคิดได้ว่านี่เป็นการนับจำนวนโปรตอนหรือนิวตรอนแต่ละตัวเป็น 1 และไม่สนใจมวลของอิเล็กตรอนเพราะมันมีขนาดเล็กมาก ดังนั้นสูตรสำหรับมวลอะตอมสัมพัทธ์จึงเป็นเพียง:

มวลอะตอมสัมพัทธ์ = จำนวนโปรตอน + จำนวนนิวตรอน

อย่างไรก็ตามเนื่องจากนักวิทยาศาสตร์ตั้งอะตอมคาร์บอน -12 เป็น "อะตอมมาตรฐาน" คำจำกัดความทางเทคนิคคือ:

มวลอะตอมสัมพัทธ์ = มวลของอะตอม÷ (1/12 ของมวลของอะตอมคาร์บอน -12)

มวลอะตอมสัมพัทธ์ขององค์ประกอบ

องค์ประกอบเป็นอะตอมแบบพื้นฐานของบล็อกที่สร้างขึ้นในบิ๊กแบงหรือในดวงดาวและพวกมันจะแสดงในตารางธาตุ มวลอะตอมแบบสัมพัทธ์คือจำนวนที่ต่ำกว่าในตารางธาตุ (หมายเลขบนคือเลขอะตอมซึ่งนับจำนวนโปรตอน) คุณสามารถอ่านตัวเลขนี้ได้โดยตรงจากตารางธาตุที่ง่ายสำหรับองค์ประกอบมากมาย

อย่างไรก็ตามตารางธาตุที่มีความแม่นยำทางเทคนิคนั้นมีไอโซโทปที่ต่างกันและมวลอะตอมสัมพัทธ์ที่อยู่ในรายการนั้นไม่ใช่จำนวนเต็ม ไอโซโทปเป็นรุ่นของธาตุเดียวกันที่มีจำนวนนิวตรอนต่างกัน

คุณสามารถค้นหามวลสัมพัทธ์ขององค์ประกอบได้ตลอดเวลาโดยการเพิ่มจำนวนโปรตอนไปยังจำนวนนิวตรอนสำหรับไอโซโทปเฉพาะของธาตุที่คุณกำลังพิจารณา ตัวอย่างเช่นอะตอมของคาร์บอน -12 มี 6 โปรตอนและ 6 นิวตรอนและมีมวลอะตอมสัมพัทธ์เท่ากับ 12 โปรดทราบว่าเมื่อระบุไอโซโทปของอะตอมจำนวนที่อยู่หลังชื่อขององค์ประกอบคือมวลอะตอมสัมพัทธ์ ดังนั้นยูเรเนียม -238 จึงมีมวลสัมพัทธ์เท่ากับ 238

ตารางธาตุและไอโซโทป

มวลอะตอมแบบสัมพัทธ์บนตารางธาตุนั้นมีส่วนร่วมจากไอโซโทปที่แตกต่างกันโดยรับค่าเฉลี่ยน้ำหนักของมวลไอโซโทปที่แตกต่างกันตามความอุดมสมบูรณ์ ตัวอย่างเช่นคลอรีนมีไอโซโทปสองชนิดคือคลอรีน -35 และคลอรีน -37 คลอรีนสามในสี่ที่พบในธรรมชาติคือคลอรีน -35 และส่วนที่เหลือคือคลอรีน -37 สูตรที่ใช้สำหรับมวลสัมพัทธ์บนตารางธาตุคือ:

มวลอะตอมสัมพัทธ์ = (ไอโซโทป 1 มวล×ไอโซโทป 1 มากมาย + ไอโซโทป 2 มวล×ไอโซโทป 2 มากมาย + …) ÷ 100

ดังนั้นสำหรับคลอรีนนี่คือ:

มวลอะตอมสัมพัทธ์ = (35 × 75 + 37 × 25) ÷ 100

= (2,625 + 925) ÷ 100 = 35.5

สำหรับคลอรีนมวลอะตอมของสัมพัทธ์บนตารางธาตุแสดง 35.5 สอดคล้องกับการคำนวณนี้

มวลโมเลกุลสัมพัทธ์

เพียงเพิ่มมวลสัมพัทธ์ขององค์ประกอบที่เป็นส่วนประกอบเพื่อค้นหามวลสัมพัทธ์ของโมเลกุล นี่เป็นเรื่องง่ายที่จะทำถ้าคุณรู้ว่ามวลอะตอมสัมพัทธ์ขององค์ประกอบที่เป็นปัญหา ตัวอย่างเช่นน้ำมีสูตรทางเคมี H₂โอ้มีไฮโดรเจนสองอะตอมและออกซิเจนหนึ่งอะตอม

คำนวณมวลโมเลกุลสัมพัทธ์โดยคูณมวลอะตอมสัมพัทธ์ของแต่ละอะตอมด้วยจำนวนอะตอมเหล่านั้นในโมเลกุลแล้วเพิ่มผลลัพธ์เข้าด้วยกัน ดูเหมือนว่านี้:

มวลโมเลกุลสัมพัทธ์ = (จำนวนอะตอมของธาตุ 1 ×มวลสัมพัทธ์ของธาตุ 1) + (จำนวนอะตอมของธาตุ 2 ×มวลสัมพัทธ์ของธาตุ 2) + ...

สำหรับเอช₂O องค์ประกอบที่ 1 คือไฮโดรเจนที่มีมวลอะตอมสัมพัทธ์เท่ากับ 1 และองค์ประกอบที่ 2 คือออกซิเจนที่มีมวลอะตอมสัมพัทธ์เท่ากับ 16 ดังนั้น:

มวลโมเลกุลสัมพัทธ์ = (2 × 1) + (1 × 16) = 2 + 16 = 18

สำหรับเอช₂ดังนั้น₄องค์ประกอบที่ 1 คือไฮโดรเจน (H) องค์ประกอบที่ 2 คือกำมะถัน (S ที่มีมวลสัมพัทธ์ = 32) และองค์ประกอบที่ 3 คือออกซิเจน (O) ดังนั้นการคำนวณเดียวกันให้:

มวลโมเลกุลสัมพัทธ์ของ H₂ดังนั้น₄ = (จำนวนอะตอมของ H ×มวลสัมพัทธ์ของ H) + (จำนวนอะตอมของ S ×มวลสัมพัทธ์ของ S) + (จำนวนอะตอมของ O ×มวลสัมพัทธ์ของ O)

= (2 × 1) + (1 × 32) + (4 × 16)

= 2 + 32 + 64 = 98

คุณสามารถใช้วิธีการเดียวกันนี้สำหรับโมเลกุลใดก็ได้