Sådan finder du en fraktionel overflod af en isotop

Hvert element i det periodiske bord har et unikt antal positivt ladede protoner i kernen, men antallet af neutroner, der ikke har nogen gebyr, kan variere. Atomer af et element med forskellige antal neutroner er isotoper af det element. Alle undtagen 20 elementer har mere end en naturligt forekommende isotop, og nogle elementer har mange. Tin (Sn), med 10 naturlige isotoper, er vinderen i denne kategori. Neutroner har samme masse som protoner, så forskellige isotoper har forskellige atommasser, og atomvægten af ​​et element, der er anført i det periodiske bord, er et gennemsnit af hver isotop multipliceret med dets overflod.

Atomvægt = Σ ( atommasse x relativ overflod)

Det er muligt at matematisk beregne fraktionelle overflader for elementer med to isotoper baseret på atommasserne af isotoperne, men du har brug for labteknikker til elementer med mere end to.

TL; DR (for længe, ​​ikke læst)

Hvis et element har to isotoper, kan du finde deres brøkdelige overflod ved hjælp af matematik. Ellers har du brug for et massespektrometer.

Beregning af relative overflod af to isotoper

Overvej et element med to isotoper af masser m _{1 og m 2. Deres brøkdele skal tilføjes til 1, så hvis den første er overflod, er overflod af den anden 1 - x. Dette betyder}

Atomvægt = m _{1x + m 2 (1 - x).}

Forenkling og løsning for x:

x = (Atomisk vægt - m _{2) ÷ (m 1 - m 2)}

Mængden x er den fraktionelle overflade af isotop med masse m _{1.
< h2> Prøveberegning}

Klor har to naturligt forekommende isotoper: ^{35CI, med en masse på 34,9689 amu (atommasse) og 37CI med en masse på 36,9659 amu. Hvis atomvægten af ​​chlor er 35,46 amu, hvad er den fraktionelle mængde af hver isotop?}

Lad x være den fraktionerede mængde af ^{35Cl. I overensstemmelse med ligningen ovenfor, hvis vi lader massen 35Cl være m _{1 og den af ​​ 37Cl være m 2, får vi:}}

x = (35,46 - 36,9659) ÷ (34,9689 - 36,9659) = 0,5911 /1,997 = -1,5059 /-1,997 = 0,756

Den fraktionerede mængde af ^{35Cl er 0,756 og den for 37Cl er 0,244.
< h2> Mere end to isotoper}

Forskere bestemmer relative overflod af elementer med mere end to isotoper i laboratoriet ved hjælp af en teknik kaldet massespektrometri. De fordamper en prøve, der indeholder elementet og bombarderer det med høj-energi elektroner. Dette opkræver partiklerne, som de styres gennem et magnetfelt, der afbøjer dem. De tungere isotoper bliver afbøjet mere end de lysere. Spektrometeren måler masse-til-ladningsforholdet for hver isotop, det registrerer, såvel som måling af tallene for hver og viser disse som en serie af linjer kaldet et spektrum. Spektret er som en søjlediagram, der tegner masse-til-ladningsforholdet imod relativ overflod.