Beregning af isotopprocent overflod:En trin-for-trin guide

Foto af TonelloPhotography/Shutterstock

For at bestemme procentmængden af en isotop kombinerer du grundstoffets gennemsnitlige atommasse fra det periodiske system med en simpel algebraisk ligning.

Hvad er relativ isotopisk overflod?

Relativ overflod er procentdelen af en specifik isotop, der findes i naturen. Atommassen angivet for et grundstof i det periodiske system er et vægtet gennemsnit af alle dets naturligt forekommende isotoper.

Isotoper deler det samme antal protoner, men adskiller sig i neutrontal. For eksempel har nitrogen-14 7 neutroner, hvorimod nitrogen-15 har 8 neutroner; begge er nitrogen, men forskellige isotoper.

Typiske problemer beder dig om at beregne enten den relative mængde af en bestemt isotop eller massen af den isotop givet grundstoffets gennemsnitlige atommasse.

Trin 1:Identificer den gennemsnitlige atommasse

Find grundstoffets gennemsnitlige atommasse på det periodiske system. For nitrogen er denne værdi 14,007 amu.

Trin 2:Opsæt ligningen

Brug standardformlen:

(M₁)(x) + (M₂)(1 – x) = M(E)

• M₁ =massen af isotop1
• x =relativ overflod (som en decimal) af isotop1
• M₂ =massen af isotop2
• M(E) =grundstofs gennemsnitlige atommasse

Eksempel:Nitrogen-14 (14.003 amu) og nitrogen-15 (15.000 amu). At plugge ind i formlen giver

14.003 x + 15.000 (1 – x) = 14.007

Trin 3:Løs for x

Anvend algebraiske trin:

• Fordel:14.003x + 15.000 – 15.000x =14.007

• Kombiner lignende udtryk:–0,997x =–0,993

• Divide:x = 0.996

Trin 4:Konverter til procent

Multiplicer decimalen med 100 for at udtrykke som en procentdel.

• Nitrogen-14:0.996 × 100 = 99.6 %
• Nitrogen-15:(1 – 0.996) × 100 = 0.4 %

Brug af massespektrometridata

Når et massespektrum er tilvejebragt, vises relative mængder ofte som et lodret søjlediagram. Selvom totalen kan se ud til at overstige 100 %, repræsenterer søjlerne relative procenter. For et nitrogenmønster kan spektret vise 100 for nitrogen-14 og 0,37 for nitrogen-15.

Normaliser disse værdier:

nitrogen‑14 = 100 / (100 + 0.37) ≈ 0.996 → 99.6 %

nitrogen‑15 = 0.37 / (100 + 0.37) ≈ 0.004 → 0.4 %

Ved at følge disse trin kan du pålideligt beregne den procentvise overflod af enhver isotop.