วิธีการ หามวลอะตอมเฉลี่ย

มวลอะตอมเฉลี่ยไม่ใช่ขนาดของอะตอมหนึ่งอะตอมโดยตรง แต่เป็นมวลเฉลี่ยต่ออะตอมของตัวอย่างธาตุที่ให้มา ถ้าเราสามารถวัดมวลของอะตอมแต่ละอะตอมจำนวนมหาศาลได้ เราก็สามารถหามวลอะตอมเฉลี่ยแบบเดียวกับที่เราหาค่าเฉลี่ยใดๆ ได้ โชคดีที่เรามีวิธีการหามวลอะตอมเฉลี่ยที่มีประสิทธิภาพ เราแค่ต้องมีข้อมูลความหายากของไอโซโทปต่างๆ เท่านั้น

ส่วน 1

ส่วน 1 ของ 2:

หามวลอะตอมเฉลี่ย

ดาวน์โหลดบทความ

1
ทำความเข้าใจเรื่องไอโซโทปและมวลอะตอม. ธาตุส่วนใหญ่สามารถเกิดตามธรรมชาติได้หลายรูปแบบหรือหลายไอโซโทป เลขมวลของแต่ละไอโซโทปคือผลบวกของจำนวนโปรตอนและนิวตรอนในนิวเคลียส โปรตอนแต่ละตัวและนิวตรอนแต่ละตัวหนัก 1 หน่วยมวลอะตอม (amu)^{[1]Xแหล่งข้อมูลอ้างอิง} ความแตกต่างระหว่างไอโซโทปของธาตุเดียวกันมีเพียงอย่างเดียวคือจำนวนนิวตรอนต่ออะตอมซึ่งมีผลต่อมวลของอะตอม^{[2]Xแหล่งข้อมูลอ้างอิง} อย่างไรก็ตามไอโซโทปของธาตุเดียวกันมีจำนวนโปรตอนเท่ากันเสมอ
- เราต้องนำความแตกต่างของจำนวนนิวตรอนมาพิจารณาเพื่อหามวลอะตอมเฉลี่ยของธาตุและมวลอะตอมเฉลี่ยบอกให้เรารู้มวลเฉลี่ยต่ออะตอมของตัวอย่างธาตุนั้น
- ยกตัวอย่างเช่น ธาตุเงิน (Ag) มีไอโซโทปที่เกิดขึ้นตามธรรมขาติคือ Ag-107 และ Ag-109 (หรือ ¹⁰⁷Ag และ ¹⁰⁹Ag)^{[3]Xแหล่งข้อมูลอ้างอิง} ไอโซโทปถูกตั้งชื่อตาม "เลขมวล" หรือผลบวกของโปรตอนและนิวตรอนในอะตอมหนึ่งอะตอม^{[4]Xแหล่งข้อมูลอ้างอิง} ฉะนั้นหมายความว่า Ag-109 มีนิวตรอนมากกว่า Ag-107 สองตัว จึงทำให้ไอโซโทปนี้มีมวลมากกว่าเล็กน้อย
2
ค้นหามวลของแต่ละไอโซโทป. ในแต่ละไอโซโทปเราต้องรู้ข้อมูลสองส่วน เราสามารถค้นหาข้อมูลเหล่านี้ได้ในหนังสืออ้างอิงหรือเว็บไซต์ทางอินเทอร์เน็ตอย่างเช่น webelements.com เป็นต้น ข้อมูลแรกที่ต้องรู้คือมวลอะตอมหรือมวลของอะตอมหนึ่งอะตอมของแต่ละไอโซโทป ไอโซโทปที่มีนิวตรอนมากกว่าจะมีมวลมากกว่า
- จากตัวอย่างที่ยกมา Ag-107 ซึ่งเป็นไอโซโทปของเงินมีมวลอะตอม 106.90509 amu (หน่วยมวลอะตอม) ไอโซโทป Ag-109 หนักกว่าเล็กน้อยเพราะมีมวลอะตอม 108.90470 amu
- ตำแหน่งทศนิยมสองตำแหน่งสุดท้ายอาจแตกต่างกันเล็กน้อยไปตามแหล่งข้อมูลต่างๆ อย่าเขียนตัวเลขในวงเล็บซึ่งอยู่หลังเลขมวลอะตอมลงไปด้วย
3
หาความอุดมสมบูรณ์ของแต่ละไอโซโทป. ความอุดมสมบูรณ์จะเป็นตัวบอกเราว่าจะพบไอโซโทปนี้มากแค่ไหนในรูปแบบอัตราร้อยละของอะตอมทั้งหมดในธาตุนั้น ไอโซโทปแต่ละไอโซโทปต่างมีความอุดมสมบูรณ์ตามสัดส่วนของตนเอง (ยิ่งไอโซโทปนั้นมีมากเท่าไร ก็จะยิ่งมีมวลอะตอมเฉลี่ยมากเท่านั้น) เราสามารถหาข้อมูลความอุดมสมบูรณ์ของแต่ละไอโซโทปได้ในแหล่งข้อมูลเดียวกับที่หามวล ความอุดมสมบูรณ์ของทุกไอโซโทปควรรวมกันได้ 100% (แต่ผลบวกที่ได้อาจใกล้เคียงเล็กน้อยเพราะเกิดค่าผิดพลาดจากการปัดเศษ)
- ไอโซโทป Ag-107 มีความอุดมสมบูรณ์ 51.86% Ag-109 มีความอุดมสมบูรณ์ 48.14% ซึ่งพบน้อยกว่าไอโซโทปแรกเล็กน้อย ฉะนั้นตัวอย่างของธาตุเงินคือ Ag-107 51.86% และ Ag-109 48.14%
- ไม่ต้องสนไอโซโทปใดๆ ก็ตามที่ไม่มีความอุดมสมบูรณ์แสดงไว้ ไอโซโทปเหล่านี้ไม่เกิดขึ้นตามธรรมชาติบนโลก
4
แปลงความอุดมสมบูรณ์ที่เป็นอัตราร้อยละให้เป็นทศนิยม. หารความอุดมสมบูรณ์ที่เป็นอัตราร้อยละด้วย 100 เพื่อจะได้ทศนิยมที่มีค่าเท่ากัน
- ในตัวอย่างของเราเมื่อแปลงความอุดมสมบูรณ์ที่เป็นอัตราร้อยละให้เป็นทศนิยม ก็จะได้เป็น 51.86 / 100 = 0.5186 และ 48.14 / 100 = 0.4814
5
หาค่าเฉลี่ยถ่วงน้ำหนักของมวลอะตอมไอโซโทปที่เสถียร. มวลอะตอมเฉลี่ยของธาตุที่มีไอโซโทป n เท่ากับ (มวล_{ไอโซโทป 1} * ความอุดมสมบูรณ์_{ไอโซโทป 1}) + (มวล_{ไอโซโทป 2} * ความอุดมสมบูรณ์_{ไอโซโทป 2}) + ... + (มวล_{ไอโซโทป n} * ความอุดมสมบูรณ์_{ไอโซโทป n}^{[5]Xแหล่งข้อมูลอ้างอิง} นี่คือตัวอย่าง "ค่าเฉลี่ยถ่วงน้ำหนัก" หมายความว่ามวลที่พบมากกว่า (มีมากกว่า) มีผลต่อผลลัพธ์มากกว่า เมื่อใช้สูตรหามวลอะตอมเฉลี่ยของเงิน ก็จะได้ดังนี้
- มวลอะตอมเฉลี่ยของ _Ag = (มวล_Ag-107 * ความอุดมสมบูรณ์_Ag-107) + (มวล_Ag-109 * ความอุดมสมบูรณ์_Ag-109)
  =(106.90509 * 0.5186) + (108.90470 * 0.4814)
  = 55.4410 + 52.4267
  = 107.8677 amu
- ค้นหาธาตุในตารางธาตุเพื่อตรวจคำตอบ ตามปกติมวลอะตอมเฉลี่ยจะเขียนไว้ที่ใต้สัญลักษณ์ธาตุนั้น^{[6]Xแหล่งข้อมูลอ้างอิง}
โฆษณา

ส่วน 2

ส่วน 2 ของ 2:

ใช้มวลอะตอมเฉลี่ยหาค่าอื่น

ดาวน์โหลดบทความ

มวลอะตอมเฉลี่ยบอกให้เรารู้ถึงความสัมพันธ์ระหว่างมวลและจำนวนอะตอมในตัวอย่างธาตุนั้น เราสามารถแปลงมวลเป็นจำนวนอะตอมได้ในห้องปฏิบัติการเคมีเพราะการนับจำนวนอะตอมเองโดยตรงแทบจะเป็นไปไม่ได้เลย แต่การวัดมวลนั้นง่าย ตัวอย่างเช่น เราสามารถชั่งตัวอย่างเงินและคาดว่ามวลขนาด 107.8677 amu มีอะตอมเงินหนึ่งอะตอม
หามวลโมลาร์. หน่วยมวลอะตอมนั้นมีค่าน้อยมาก ฉะนั้นโดยปกตินักเคมีชั่งตัวอย่างธาตุในหน่วยกรัมแทน โชคดีที่หลักเหล่านี้ถูกกำหนดมาให้เราสามารถแปลงหน่วยได้ง่าย แค่นำมวลอะตอมเฉลี่ยมาคูณ 1 กรัมต่อโมล (ค่าคงตัวมวลโมลาร์) ก็จะได้คำตอบในหน่วยกรัมต่อโมล ตัวอย่างเช่น โดยทั่วไปแล้วเงิน 107.8677 กรัม มีอะตอมของเงินหนึ่งโมล
3
หามวลโมเลกุลเฉลี่ย. เนื่องจากโมเลกุลเป็นแค่กลุ่มอะตอมกลุ่มหนึ่งเท่านั้น เราจึงสามารถนำมวลของอะตอมมาบวกกันเพื่อหามวลโมเลกุลได้ ถ้าเราใช้มวลอะตอมเฉลี่ย (แทนมวลของไอโซโทปนั้น) คำตอบนั้นก็จะเป็นมวลโมเลกุลเฉลี่ยอย่างที่พบในตัวอย่างซึ่งเกิดขึ้นตามธรรมชาติ ด้านล่างนี้คือตัวอย่างการหามวลโมเลกุลเฉลี่ย
- โมเลกุลของน้ำมีสูตรเคมีคือ H₂O ฉะนั้นน้ำจึงมีอะตอมไฮโดรเจนสองอะตอม (H) และอะตอมออกซิเจนหนึ่งอะตอม (O)
- ไฮโดรเจนมีมวลอะตอมเฉลี่ย 1.00794 amu ออกซิเจนมีมวลอะตอมเฉลี่ย 15.9994 amu
- มวลเฉลี่ยของโมเลกุล H₂O เท่ากับ (1.00794)(2) + 15.9994 = 18.01528 amu หรือเท่ากับ 18.01528 กรัมต่อโมล
โฆษณา

เคล็ดลับ

บางครั้งมวลอะตอมสัมพัทธ์ถูกใช้เป็นมวลอะตอมเฉลี่ย แต่ทั้งสองแตกต่างกันเล็กน้อยตรงที่มวลอะตอมสัมพัทธ์ไม่มีหน่วย เพราะเป็นการวัดมวลเทียบกับอะตอมคาร์บอน -12 อย่างไรก็ตามหากเราใช้หน่วยมวลอะตอมในการคำนวณหามวลเฉลี่ย ทั้งสองค่าเป็นตัวเลขเดียวกัน
ธาตุที่อยู่ถัดไปในตารางธาตุจะมีมวลเฉลี่ยมากกว่าธาตุที่อยู่ก่อนหน้ายกเว้นบางธาตุเท่านั้น การดูมวลเฉลี่ยเป็นวิธีตรวจตำตอบอย่างรวดเร็วว่าถูกต้องไหม
1 หน่วยมวลอะตอมถูกกำหนดให้เท่ากับ 1/12 เท่าของมวลคาร์บอน-12 หนึ่งอะตอม
ความอุดมสมบูรณ์ของไอโซโทปยึดตัวอย่างธาตุที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติบนโลกเป็นหลัก สสารที่แปลกปลอมอย่างเช่น อุกกาบาต หรือธาตุตัวอย่างที่สร้างขึ้นในห้องปฏิบัติการอาจมีอัตราส่วนของไอโซโทปที่แตกต่างออกไป ฉะนั้นจึงมีมวลอะตอมเฉลี่ยที่แตกต่างออกไป
ตัวเลขในวงเล็บซึ่งอยู่หลังมวลอะตอมเป็นตัวบอกความไม่แน่นอนในเลขตัวสุดท้าย ตัวอย่างเช่น มวลอะตอม 1.0173 (4) หมายความว่าธาตุตัวอย่างมีมวลอะตอมอยู่ในช่วง 1.0173 ± 0.0004 เราไม่ต้องนำตัวเลขในวงเล็บมาพิจารณาด้วยยกเว้นโจทย์ต้องการ
ใช้มวลอะตอมเฉลี่ยเวลาคำนวณหามวลที่เกี่ยวข้องกับธาตุและสารประกอบ^{[7]Xแหล่งข้อมูลอ้างอิง}

โฆษณา

คำเตือน

เราจะใช้หน่วยมวลอะตอม (amu หรือ u) เป็นหน่วยของมวลอะตอมเกือบตลอด แต่บางครั้งหน่วยมวลอะตอมก็ถูกเรียกว่าดาลตัน(Da) อย่าใส่หน่วยของมวลหน่วยอื่น (อย่างเช่น กิโลกรัม) หลังตัวเลขโดยไม่แปลงหน่วย

โฆษณา