Tema 2.3 (Chemija IV)

Izotopo santykinė atominė masė

Santykinė atòminė mãsė, atòminis mãsės vienetas, mãsių spektromètras.

Daugiau
Daugiau pasirinkimų

Atominis masės vienetas

Nagrinėjome izotopų Li36 ir Li37 sandarą. Dėl skirtingo neutronų skaičiaus šių izotopų masė skiriasi. Pirmojo atomo masė yra 9,99 · 10–27 kg, o antrojo 1,17 · 10–26 kg. Kilogramais arba gramais išreikšta atomų masė nepatogi naudoti, ji labai maža. Atomų masei išreikšti naudojamas ne kilogramas, o specialus etalonas – atòminis mãsės vienetas, a. m. v.2:

2 Atominis masės vienetas gali būti žymimas viena raide u (nuo žodžio „vienetas“, angl. unit). Kartais atominis masės vienetas vadinamas daltonu ir žymimas Da.

1\mathrm{\ amv}=\frac{1}{12}m(C612)

(2.2.1)

Atomo masę padaliję iš 1/12 m(C612), gauname santykinę atòminę mãsę. Tai dydis, kuriuo rodoma, kiek kartų atomo masė skiriasi nuo 1 a. m. v. masės. Dalijant matavimo vienetai suprastinami, todėl santykinė atominė masė yra bematis dydis. Santykinė atominė masė žymima simboliu Ar (čia r reiškia „santykinis“, angl. relative):

Ar(6Li) = 6,015122;

Ar(7Li) = 7,016004.

Izotopų santykinė atominė masė yra trupmeniniai skaičiai, tiesa, labai artimi sveikiesiems. Vienintelio anglies-12 izotopo C612 santykinė atominė masė lygi sveikajam skaičiui 12, nes taip tiesiog susitarta. Šis izotopas pasirinktas „svareliu“, su kuriuo lyginami visi kiti atomai.

2.2.1 pav. Atominis masės vienetas lygus 112 anglies atomo C612 masės. Anglies atomas „pjaustomas“ į 12 dalių, nes taip nė vieno atomo santykinė masė nėra mažesnė už vienetą.
Daugiau
Daugiau pasirinkimų

Masių spektrometras

Atomų ir molekulių masė nustatoma mãsių spektrometrù (2.2.2 pav.). Tiriamoji medžiaga pirmiausia paverčiama dujinės būsenos teigiamaisiais jonais, kurių judėjimą galima valdyti elektriniu ir magnetiniu laukais. Pavyzdžiui, ličio mėginys įkaitinamas tiek, kad medžiaga išgaruotų – gauti garai įpučiami į masių spektrometrą ir yra veikiami didelės energijos elektronų srautu. Kai greitai skriejantis elektronas atsitrenkia į ličio atomą, jo energijos pakanka išmušti ličio elektronui ir ličio atomui paversti jonu.

2.2.2 pav. Supaprastinta masių spektrometro schema. Tiriamoji medžiaga pirmiausia paverčiama dujomis ir įpučiama į masių spektrometrą. Čia į medžiagą nukreipiamas elektronų srautas, kurio energijos pakanka atomams arba molekulėms paversti teigiamaisiais jonais. Įelektrintos plokštės suteikia jonams pagreičio. Magnetinis laukas pakeičia jonų skriejimo kryptį. Skirtingos masės ir krūvio santykio jonai patenka į skirtingas jutiklio vietas.

Li(d)+e-→Li+(d)+2e-

Kairiojoje ir dešiniojoje lygties pusėse užrašyti elektronai skiriasi turima energija. Dalis atsitrenkiančio elektrono energijos sunaudojama įveikti traukai tarp ličio elektrono ir branduolio.

Patekę tarp įelektrintų spektrometro plokščių, ličio jonai priverčiami skrieti dideliu greičiu ir nukreipiami tarp elektromagneto polių. Dėl sąveikos su magnetiniu lauku keičiasi jonų skriejimo kryptis. Magnetiniame lauke jie juda lanku. Nuokrypis nuo tiesios trajektorijos priklauso nuo jonų masės ir krūvio santykio m/z. Paprastai spektrometras yra suderintas taip, kad susidarytų tik vienakrūviai jonai, t. y. z = 1. Skirtingos masės jonai patenka į skirtingas jutiklio vietas. Jeigu į prietaisą įleidžiama ličio garų, jonai į jutiklį atsitrenkia dviejose vietose. Vadinasi, litis sudarytas iš dviejų izotopų. Matavimo rezultatai pateikiami stulpeline diagrama (2.2.3 pav.).

2.2.3 pav. Ličio masių spektras. Iš masių spektrometro duomenų sudaryta stulpelinė diagrama, kurioje nurodytas aptiktų jonų masės ir krūvio santykis bei šių jonų skaičius procentais. Matavimai atliekami tokiomis sąlygomis, kai susidaro tik vienakrūviai jonai, z = 1. Todėl masės ir krūvio santykis sutampa su izotopo santykine mase.

Klausimai ir užduotys

  1. Paaiškinkite, kodėl vienintelio C؜12 izotopo santykinė masė lygi sveikajam skaičiui, o visų kitų, nors ir nedaug, visgi skiriasi nuo sveikojo skaičiaus?
  2. Išnagrinėkite gamtinio titano masių spektro diagramą.
  1. Kiek titano izotopų yra gamtoje?
  2. Kurio iš titano izotopų aptinkama daugiausia? Parašykite šio izotopo simbolį, nurodykite masės ir atominį skaičių.
  3. Kiek apytiksliai procentų visų titano atomų sudaro šis labiausiai paplitęs izotopas?
  1. Masių spektrometru ištyrus chloro mėginį, sužinota, kad 75,8 % jo atomų sudaro chloras-35, o 24,2 % – chloras-37. Sudarykite stulpelinę diagramą, kuria būtų parodyti šie masių spektrometru gauti rezultatai.
  2. Idėja atomų masę išreikšti santykiniais vienetais kilo Džonui Daltonui (John Dalton, 1766–1844). Pirmąją atominių masių lentelę jis sudarė atsižvelgdamas į tai, kokiu masių santykiu reaguoja medžiagos. Pavyzdžiui, dideliame deguonies pripildytame inde sudeginus 0,15 g magnio, gaunama 0,25 g magnio oksido. Apskaičiuokite arba nurodykite:
    1. kiek gramų deguonies prisijungė magnis;
    2. kurie atomai – magnio ar deguonies – yra sunkesni, jei vienas magnio atomas prisijungia vieną deguonies atomą;
    3. koks yra magnio ir deguonies atomų masių santykis, remiantis čia aprašyto bandymo duomenimis, ir koks – remiantis periodine lentele; palyginkite abiem būdais gautus rezultatus.
  3. Protono santykinė masė 1,007, o elektrono santykinė masė 5,48 · 10–4. Kelių elektronų masė yra lygi vieno protono masei?
Daugiau
Daugiau pasirinkimų
Prašau palaukti