Cách để Tìm nguyên tử khối trung bình

Nguyên tử khối trung bình không phải là giá trị đo trực tiếp của khối lượng một nguyên tử. Thay vào đó, đây là khối lượng trung bình mỗi nguyên tử tính từ một mẫu điển hình của nguyên tố. Nếu có thể đo khối lượng của hàng tỷ nguyên tử riêng lẻ, bạn có thể tìm được giá trị này bằng cách tính giá trị trung bình của chúng. Chúng ta có một phương pháp thực tế hơn, đó là dựa vào thông tin của các đồng vị khác nhau của nguyên tố hóa học.

Phần 1

Phần 1 của 2:

Tính nguyên tử khối trung bình

Tải về bản PDF

1
Hiểu đồng vị và nguyên tử khối. Trong tự nhiên, hầu hết các nguyên tố tồn tại ở nhiều dạng hay nhiều đồng vị. Sự khác biệt duy nhất giữa hai đồng vị của cùng một nguyên tố là số nơtron trong nguyên tử, mà số nơtron ảnh hưởng đến nguyên tử khối.^{[1]XNguồn nghiên cứu} Cách tính nguyên tử khối trung bình có xét đến ảnh hưởng của sự khác biệt này, và cho bạn biết khối lượng trung bình mỗi nguyên tử trong một mẫu gồm nhiều nguyên tử đó.
- Ví dụ, nguyên tố bạc (Ag) có hai đồng vị trong tự nhiên: Ag-107 và Ag-109 (hay ¹⁰⁷Ag và ¹⁰⁹Ag).^{[2]XNguồn nghiên cứu} Đồng vị được đặt tên theo “số khối”, hoặc tổng của số proton và số nơtron trong một nguyên tử.^{[3]XNguồn nghiên cứu} Nghĩa là Ag-109 có nhiều hơn hai nơtron so với Ag-107, do đó nguyên tử của nó nặng hơn một chút.
2
Tìm khối lượng của mỗi đồng vị. Bạn cần hai thông tin của mỗi đồng vị, có thể tra cứu chúng trong sách tham khảo hay tra trực tuyến, ví dụ như trang webelements.com. Đầu tiên là nguyên tử khối hay khối lượng nguyên tử của mỗi đồng vị. Đồng vị có nhiều nơtron hơn sẽ có khối lượng lớn hơn.
- Ví dụ, đồng vị bạc Ag-107 có nguyên tử khối là 106,90509 amu (đơn vị của nguyên tử khối). Đồng vị Ag-109 nặng hơn một chút với khối lượng là 108,90470.
- Cặp số thập phân ở cuối có thể hơi khác nhau trong các tài liệu. Không viết bất kì số nào trong ngoặc đơn sau khối lượng.
3
Viết ra tỷ lệ tồn tại trong tự nhiên của mỗi đồng vị. Tỷ lệ này cho biết sự phổ biến của đồng vị đó, được tính theo tỷ lệ phần trăm trong tổng số nguyên tử của nguyên tố đó. Bạn có thể tìm thấy thông tin này trong cùng tài liệu có ghi nguyên tử khối. Tỷ lệ tồn tại trong tự nhiên của tất cả các đồng vị phải đủ 100% (mặc dù có thể hơi khác do sai số làm tròn).
- Đồng vị Ag-107 có tỷ lệ 51,86%. Đồng vị Ag-109 ít phổ biến hơn với tỷ lệ 48,14%. Nghĩa là một mẫu bạc bình thường có 51,86% Ag-107 và 48,14% Ag-109.
- Bỏ qua bất kỳ đồng vị nào không có tỷ lệ tồn tại này. Những đồng vị này không tồn tại trong tự nhiên trên trái đất.
4
Đổi tỷ lệ phần trăm đồng vị thành số thập phân. Chia tỷ lệ này cho 100 sẽ thu được cùng giá trị dưới dạng số thập phân.
- Trong mẫu bạc nói trên, tỷ lệ các đồng vị là 51,86 / 100 = 0,5186 và 48,14 / 100 = 0,4814.
5
Tìm nguyên tử khối trung bình. Nguyên tử khối trung bình của một nguyên tố có n đồng vị bằng (nguyên tử khối_{đồng vị 1} * tỷ lệ_{đồng vị 1}) + (nguyên tử khối_{đồng vị 2} * tỷ lệ_{đồng vị 2}) + ... + (nguyên tử khối_{đồng vị n} * tỷ lệ_{đồng vị n}. Đây là ví dụ về “khối lượng trung bình”, nghĩa là tỷ lệ tồn tại của đồng vị càng lớn thì ảnh hưởng của đồng vị đó lên kết quả càng lớn. Cách áp dụng công thức này cho bạc như sau:
- Nguyên tử khối trung bình_Ag = (nguyên tử khối_Ag-107 * tỷ lệ_Ag-107) + (nguyên tử khối_Ag-109 * tỷ lệ_Ag-109)
  =(106,90509 * 0,5186) + (108,90470 * 0,4814)
  = 55,4410 + 52,4267
  = 107,8677 amu.
- Tìm nguyên tố đó trên bảng tuần hoàn để kiểm tra kết quả. Nguyên tử khối trung bình luôn luôn được viết bên dưới ký hiệu hóa học của nguyên tố.^{[4]XNguồn nghiên cứu}
Quảng cáo

Phần 2

Phần 2 của 2:

Sử dụng kết quả

Tải về bản PDF

Nguyên tử khối trung bình cho biết mối quan hệ giữa khối lượng và số nguyên tử trong một mẫu điển hình của nguyên tố đó. Điều này rất hữu ích trong các phòng thí nghiệm hóa học vì việc đếm số nguyên tử một cách chính xác là gần như không thể, nhưng khối lượng thì dễ dàng xác định. Ví dụ, bạn có thể cân một mẫu bạc và biết rằng cứ mỗi 107,8677 amu sẽ có một nguyên tử bạc.
Đổi sang khối lượng mol. Đơn vị khối lượng nguyên tử rất nhỏ, vì vậy các nhà hóa học thường sử dụng đơn vị gam cho khối lượng. May mắn là chúng ta có định nghĩa của các khái niệm này nên việc chuyển đổi sẽ dễ dàng. Chỉ cần nhân nguyên tử khối trung bình với 1 g / mol (hằng số khối lượng mol) để có kết quả theo g / mol. Ví dụ, 107,8677 gam bạc chứa một mol nguyên tử bạc.
3
Tìm khối lượng phân tử trung bình. Vì phân tử là tập hợp các nguyên tử nên bạn có thể cộng khối lượng tất cả các nguyên tử để tìm khối lượng phân tử. Nếu bạn sử dụng nguyên tử khối trung bình (thay vì khối lượng của một đồng vị cụ thể) thì kết quả tìm được sẽ là khối lượng phân tử trung bình của một mẫu chất trong tự nhiên. Đây là ví dụ:
- Một phân tử nước có công thức hóa học H₂O có chứa hai nguyên tử hiđro (H) và một nguyên tử oxi (O).
- Hiđro có nguyên tử khối trung bình là 1,00794 amu. Oxi có nguyên tử khối trung bình là 15,9994 amu.
- Vậy khối lượng phân tử trung bình của H₂O bằng (1,00794)(2) + 15,9994 = 18,01528 amu, tương đương với 18,01528 g/mol.
Quảng cáo

Lời khuyên

Khái niệm khối lượng nguyên tử tương đối đôi khi được sử dụng đồng nghĩa với nguyên tử khối trung bình. Có sự khác biệt nhỏ vì khối lượng nguyên tử tương đối không có đơn vị; đó là phép đo khối lượng tương quan với nguyên tử cacbon-12. Miễn là bạn sử dụng đơn vị khối lượng nguyên tử trong phép tính nguyên tử khối trung bình, hai giá trị này là như nhau.
Con số trong ngoặc đơn sau nguyên tử khối cho ta biết độ sai số.^{[5]XNguồn nghiên cứu} Ví dụ, nguyên tử khối 1,0173 (4) nghĩa là nguyên tử bình thường của nguyên tố đó có phạm vi khối lượng trong khoảng 1,0173 ± 0,0004. Bạn không cần phải lấy con số này nếu không được yêu cầu.
Trên bảng tuần hoàn, nguyên tử khối trung bình của nguyên tố sau sẽ lớn hơn nguyên tố trước nó, ngoại trừ vài ngoại lệ. Đây là cách nhanh để kiểm tra kết quả của bạn.
1 đơn vị khối lượng nguyên tử bằng 1/12 khối lượng của một nguyên tử cacbon-12.
Tỷ lệ tồn tại của đồng vị được tính theo mẫu điển hình xuất hiện tự nhiên trên trái đất. Các chất không có trong tự nhiên như thiên thạch hoặc một chất được tạo ra trong phòng thí nghiệm có thể có tỷ lệ đồng vị khác nhau, do đó nguyên tử khối trung bình cũng khác nhau.

Cảnh báo

Nguyên tử khối luôn được viết theo đơn vị khối lượng nguyên tử (amu hay u), đôi khi gọi là dalton (Da). Không bao giờ viết một đơn vị khối lượng khác (như kilogam) sau con số này mà không đổi nó.