(Chemija IV)

Cheminio elemento santykinė atominė masė

Elemeñto santykinė atòminė mãsė, izotòpo paplitimas, svertinis vidùrkis.

Santykinių masių svertinis vidurkis

Ištyrus masių spektrometru nustatyta, kad gamtoje aptinkamas litis yra dviejų izotopų mišinys. Tyrimo duomenys pateikti 2.1 lentelėje ir 2.2. temos 2.2.3 paveiksle. Periodinėje lentelėje nurodyta, kad ličio santykinė atominė masė yra 6,94. Šis skaičius nesutampa nei su ${}_{3}^{6}{Li}$ , nei su ${}_{3}^{7}{Li}$ santykine atomine mase. Kodėl? Jeigu gamtoje yra daugiau negu vienas elemento izotopas, periodinėje lentelėje nurodomas to elemento izotopų santykinių mãsių svertinis vidùrkis. Jo apskaičiavimas paaiškintas 2.3.1 paveiksle. Tik dvidešimties elementų (pavyzdžiui, berilio, fluoro, natrio, aliuminio, fosforo, jodo) atomų masė vienoda. Visi kiti elementai yra izotopų mišiniai. Pavyzdžiui, alavas yra net dešimties izotopų mišinys.

2.1 lentelė. Gamtinių ličio izotopų paplitimas

Izotopas	Santykinė atominė masė	Paplitimas, %
${}_{3}^{6}{Li}$	6,0151223	7,594
${}_{3}^{7}{Li}$	7,0160040	92,414

2.3.1 pav. Izotopų mišinio santykinių atominių masių svertinio vidurkio apskaičiavimas. Panašiai skaičiuojamas ir mokinio pažymių vidurkis.

1 pavyzdys

Gamtinis bromas (2.3.2 pav.) yra dviejų izotopų mišinys (2.2 lentelė).

2.2 lentelė. Gamtinių halogenų izotopų paplitimas

Izotopas	Santykinė atominė masė	Paplitimas, %
${}_{9}^{19}F$	18,9984032	100
${}_{17}^{35}{Cl}$	34,96885271	75,784
${}_{17}^{37}{Cl}$	36,96590261	24,224
${}_{35}^{79}{Br}$	78,9183376	?
${}_{35}^{81}{Br}$	80,916291	?
${}_{53}^{127}I$	126,904468	100

Nustatykite, kiek protonų ir neutronų turi kiekvienas bromo izotopas.
Paaiškinkite, ar įmanoma nustatyti bromo neutronų skaičių naudojantis tik periodine lentele.
Apskaičiuokite bromo izotopų paplitimą procentais.

Sprendimas

Bet kuris bromo izotopas turi 35 protonus, o neutronų skaičius yra skirtingas. ${}_{35}^{79}{Br}$ turi 79 – 35 = 44 neutronus, o ${}_{35}^{81}{Br}$ turi 81 – 35 = 46 neutronus.
Periodinėje lentelėje nurodytas izotopų santykinių atominių masių vidurkis, o ne konkretaus izotopo masės skaičius, todėl neutronų skaičiaus vien iš periodinės lentelės duomenų nustatyti nepavyks. Skirtingi izotopai turi skirtingą neutronų skaičių, todėl būtina žinoti, kurio izotopo sudėtis domina.
Kadangi reikia apskaičiuoti dviejų izotopų paplitimą, būtina sudaryti dvi lygtis. Tarkime, kad ${}_{35}^{79}{Br}$ paplitimas procentais yra x, o ${}_{35}^{81}{Br}$ – y. Periodinėje lentelėje nurodyta, kad bromo santykinė atominė masė yra 79,90. Sudarome ir išsprendžiame lygčių sistemą:

$\{\begin{cases} ؜ ؜ ؜ ؜ ؜ ؜ ؜ ؜ ؜ ؜ \begin{matrix} ؜ & ؜ & ؜ \end{matrix} x + y = 100 %, \\ \frac{x \cdot 78, 9183376 + y \cdot 80, 916291}{100 %} = 79, 90 . \end{cases}$

Atsakymas

x = 50,87 % ( ${}_{35}^{79}{Br}$ paplitimas);

y = 49,13 % ( ${}_{35}^{81}{Br}$ paplitimas).

2.3.2 pav. Bromo Br₂ molekulės sudarytos iš

{}_{35}^{79}{Br}

{}_{35}^{81}{Br}

atomų. Įprastomis sąlygomis bromas yra lengvai garuojantis, labai nuodingas rudas skystis. Bromo molekulės gali būti trejopos: ⁷⁹Br–⁷⁹Br, ⁸¹Br–⁸¹Br ir ⁷⁹Br–⁸¹Br.

Kelios pastabos:

Masės skaičius (vieno ličio izotopo jis yra 6, kito – 7) visada yra sveikasis skaičius, nes jis rodo bendrą protonų ir neutronų skaičių branduolyje. Dalelių skaičius negali būti trupmeninis.
Izotopo santykinė atominė masė būna trupmeninis skaičius. Tik suapvalinta iki sveikojo skaičiaus ji sutampa su izotopo masės skaičiumi.
Vienintelio anglies izotopo ¹²C santykinė atominė masė yra sveikasis skaičius (lygus tiksliai 12), nes šis izotopas pasirinktas etalonu, pagal kurį matuojama kitų atomų santykinė masė.
Elemento santykinė atominė masė nesutampa su vieno ar kito izotopo santykine mase. Ji apskaičiuojama atsižvelgiant į to elemento izotopų paplitimą gamtoje.

Klausimai ir užduotys

Mokinio chemijos žinios įvertintos dešimtukais ir aštuntukais. Dešimtukai sudaro 80,0 % jo pažymių, o aštuntukai – 20,0 %. Apskaičiuokite mokinio pažymių svertinį vidurkį. Atsakymą pateikite trimis reikšminiais skaitmenimis. Kuo šio uždavinio sprendimas susijęs su elemento santykinės atominės masės apskaičiavimu?
Apskaičiuokite chloro santykinę atominę masę. Atsakymą palyginkite su pateiktu skaičiumi periodinėje lentelėje. Naudokitės 2.2 lentelės duomenimis.
Chloro molekulės formulė Cl₂. Molekulės santykinė masė yra ją sudarančių atomų santykinių masių suma. Gamtoje paplitę chloro izotopai nurodyti 2.2 lentelėje. Kiek skirtingų Cl₂ molekulių susidaro iš šių izotopų? Kokia kiekvienos šių molekulių santykinė masė (atsakymą pateikite suapvalintą iki trijų reikšminių skaitmenų)? Patarimas: dar kartą išnagrinėkite 2.3.2 paveikslo informaciją.
Gamtoje aptinkami du vario izotopai: varis-63 (A_r = 62,9296011) ir varis-65 (A_r = 64,9277937). Periodinėje lentelėje nurodyta vario santykinė atominė masė A_r = 63,55.
1. Nurodykite, kiek protonų, neutronų ir elektronų turi ${}_{29}^{63}{Cu}$ ir kiek ${}_{29}^{65}{Cu}^{2 +}$ .
2. Apskaičiuokite vario izotopų paplitimą procentais. Atsakymą suapvalinkite iki trijų reikšminių skaitmenų.
Ar tiesa, kad kiekvieno chloro atomo santykinė masė yra 35,4527? Atsakymą paaiškinkite.