동위 원소 풍부 및 평균 원자 질량

핵심 개념

주기율표를 볼 때 각 요소에는 원자 질량에 대해 값이 표시됩니다. 자세히 살펴보면이 값은 거의 정수가 아님이 분명합니다. 이것은 동위 원소 풍부 때문입니다 . 이 자습서에서는 동위 원소 풍부도와 요소의 원자량을 계산하는 데 사용하는 방법을 배웁니다.

다른 기사에서 다루는 주제

주기적인 테이블을 읽는 방법
양성자, 중성자 및 전자
원자 반응

어휘

동위 원소 : 요소가 다른 형태의 양성자를 포함하는 형태를 가지고 있지만 중성자 수는 다릅니다.
양성자 : 원자의 핵에 위치한 양 아 원자 입자.
중성자 : 원자의 핵에 위치한 중립적으로 하전 된 아 원자 입자.

동위 원소는 무엇입니까?

동위 원소는 동일한 요소의 매우 유사한 버전이며 한 가지 차이, 즉 중성자 수입니다. 동일한 요소 의이 두 버전은 중성자 수가 다르지만, 양성자 및 전자의 수는 다르지 않다는 점에 유의해야합니다. 어떤 경우에는 동위 원소가 다른 반응성을 가질 수 있지만 대부분의 경우 정의 차이는 중성자 수입니다.

요소가 알려진 것과 다른 반응성을 갖는 동위 원소의 일반적인 예는 탄소입니다. 탄소는 매우 안정적인 요소로 알려져 있으며, 종종 예측 가능한 반응에 관여합니다. 탄소 -14의 하나의 동위 원소는 안정적인 요소의 정상 반응성을 무시합니다. Carbon-14는 방사성 적으로 붕괴되는 자연적으로 발생하는 탄소 동위 원소입니다. 탄소에 대해 자세히 알아보십시오.

동위 원소 풍부도는 원자 중량에 어떤 영향을 미칩니 까?

원자 질량은 요소에서 양성자 및 중성자의 조성에 의존하며, 각 무게는 1 원자 질량 단위 (AMU)입니다. 전자는 요소의 중요한 부분이지만, 원자 질량을 계산할 때 무시할 수있는 것으로 간주되는 작은 질량을 가지고 있습니다. 양성자와 중성자 모두 원자의 질량을 구성하므로 요소가 중성자 수가 다를 때 질량에 영향을 미칩니다.

동의어처럼 들리지만 원자 질량과 원자 무게는 다릅니다. 동위 원소는 둘의 가치에 영향을 미칩니다. 원자 질량은 요소의 개별 원자의 질량으로 정의됩니다. 이것은 전적으로 AMU에서 양성자 및 중성자의 중량을 계산하는 것입니다. 반면에 원자 중량은 존재하는 요소의 모든 동위 원소의 가중 평균입니다. 동위 원소 풍부도가 들어오는 곳입니다. 요소의 자연적으로 발생하는 동위 원소가 많이있을 수 있지만, 동일한 양으로 존재하지 않습니다. 다른 것보다 훨씬 일반적으로 발생하는 많은 동위 원소가 있으므로 원자량에 더 큰 영향을 미칩니다. 원소의 동위 원소 질량과 상대적 풍부도가 주어지면, 우리는 단순한 단계를 따라 원자 무게를 계산할 수 있습니다.

동위 원소 풍부를 사용하여 원자 중량을 계산합니다

앞에서 언급 한 바와 같이, 동위 원소의 수와 그 풍부 비율은 요소의 원자 중량을 계산하는 데 필요한 모든 것입니다. 마그네슘을 예로 사용하여 시작할 수 있습니다. 마그네슘은 자연적으로 발생하는 동위 원소의 세 가지 동위 원소를 가지고 있습니다 :Mg, Mg 및 Mg. 각 동위 원소의 풍부는 각각 78.70%, 10.13%및 11.17%입니다. 각 동위 원소의 원자 질량은 일반적으로 각 동위 원소 값에 매우 가깝습니다. 이 예에서, 각 동위 원소의 질량은 각각 23.985 AMU, 24.985 AMU 및 25.982 AMU입니다.

질량과 풍부에 대한 모든 정보를 얻었으므로 마그네슘의 원자 중량을 계산할 수 있습니다. 모든 값을 시각화하는 데 어려움이 있으시면 정보를 더 명확하게하기 위해 테이블에서 구성 할 수 있습니다.

우리는 각 동위 원소의 질량에 풍부하게 곱하면서 시작합니다. 이것은 두 가지 방법으로 수행 할 수 있습니다. 먼저, 우리는 질량에 백분율을 직접 곱할 수 있습니다.

23.985 AMU (78.70) =1887.6 amu

다른 한편으로, 우리는 백분율을 10 진수로 변경 한 다음 질량을 곱할 수 있습니다. 이것은 백분율을 100으로 나눌 수 있습니다.

23.985 AMU (0.7870) =18.876 AMU

이 두 가지 방법 모두에서 다음 단계는 다른 동위 원소를 반복하고 값을 함께 추가하는 것입니다.

방법 1 :

23.985 AMU (78.70) + 24.985 AMU (10.13) + 25.982 AMU (11.17) =

1887.6 AMU + 253.09 AMU + 290.21 AMU =2430.90 AMU

방법 2 :

23.985 AMU (0.7870) + 24.985 AMU (0.1013) + 25.982 AMU (0.1117) = 24.3090 AMU

방법 1을 따르는 경우 최종 단계는 제품을 100으로 나누어 정수의 백분율을 보상하는 것입니다.

2430.90 amu/100 = 24.3090 amu

이제 우리는 두 방법 모두에 대해 동일한 값을 얻었으므로 마지막 단계는 귀하의 답변에 올바른 수의 중요한 수치가 있는지 확인하는 것입니다. 이 경우 최종 값은 24.31 amu 입니다 .

다른 예

동위 원소 풍부에서 원자 질량을 계산하는 방법에 대한 일반적인 예를 보았으므로 동위 원소 풍부도와 관련된 다른 문제를 이해할 수 있습니다.

풍부한 프롬 원자 덩어리 및 원자 중량

리튬은 각각 6 amu 및 7 amu의 2 개의 동위 원소 인 Li 및 Li를 갖는다. 리튬의 원자 무게가 6.94 AMU 인 경우 각 동위 원소의 풍부도를 결정할 수 있습니다. 먼저, 우리는 하나를 정의합니다. 풍부도 x. 이 경우 Li의 풍부함은 x입니다. 이것은 Li =1-X의 풍부함을 의미합니다. 위에서 배운 것을 사용하여 방정식을 설정할 수 있습니다.

6 amu (x) + 7 amu (1-x) =6.94 amu

변수가 하나만 있으므로 x를 쉽게 해결할 수 있습니다.

6x + 7 - 7x =6.94

6x -7x =-0.06

-x =-0.06

x =0.06

이제 우리는 Li의 풍부함을 발견 했으므로 1-X를 사용하여 li를 찾을 수 있습니다.

1-0.06 =0.94

그래서 우리는 Li와 Li의 풍부도가 각각 6 %와 94 %라고 판단했습니다.