3 maneras de calcular la masa atómica

Masa atomica es la suma de todos los protones, neutrones y electrones en un solo átomo o molécula. Sin embargo, la masa de un electrón es tan pequeña, se considera insignificante y no se incluye en el cálculo. Aunque técnicamente incorrecto, el término también se usa a menudo para referirse a la Misa atómica promedio De todos los isótopos de un elemento. Esta segunda definición es en realidad la masa atómica relativa, también conocida como la peso atomico, de un elemento. El peso atómico tiene en cuenta el promedio de las masas de isótopos naturales del mismo elemento. Los químicos necesitan distinguir entre estos dos tipos de masa atómica para guiar su trabajo, un valor incorrecto para la masa atómica, por ejemplo, conduce a un cálculo incorrecto del rendimiento de un experimento.

Pasos

Método 1 de 3:

Encontrar lecturas de masa atómica en la tabla periódica

1. Comprende cómo se representa la masa atómica. Masa atómica, la masa de un átomo o molécula dada, se puede expresar en unidades de masas SI estándar - gramos, kilogramos, etc. Sin embargo, debido a las masas atómicas, cuando se expresan en estos términos, son increíblemente pequeñas, la masa atómica a menudo se expresa en unidades de masa atómica unificada (generalmente acortadas a "U" o "amu") o en Dalton (DA). El estándar para una unidad de masa atómica es igual a 1/12 de la masa de un isótopo estándar de carbono-12.

Las unidades de masa atómica cuentan la masa de un mol de un elemento o molécula dado en gramos. Esta es una propiedad muy útil cuando se trata de cálculos prácticos, ya que permite una fácil conversión entre la masa y los moles de una cantidad dada de átomos o moléculas del mismo tipo.

Imagen titulada Calcular masa atómica Paso 2

2. Localizar masa atómica en la tabla periódica. La mayoría de las tablas periódicas estándar enumeran las masas atómicas relativas (pesos atómicos) de cada elemento. Esto casi siempre está escrito como un número en la parte inferior del cuadrado del elemento en la mesa, bajo su símbolo químico de una o dos letras. Este número generalmente se expresa como un decimal en lugar de como un número entero.

Tenga en cuenta que las masas atómicas relativas enumeradas en la tabla periódica son promedio Valores para el elemento asociado. Los elementos químicos tienen diferentes isótopos - Formas químicas que difieren en masa debido a la adición o suministro de uno o más neutrones al núcleo del átomo. Por lo tanto, la masa atómica relativa que figura en la tabla periódica es adecuada como un valor promedio para los átomos de un determinado elemento, pero no como la masa de un solo átomo de ese elemento.

Las masas atómicas relativas, como se enumeran en la tabla periódica, se utilizan para calcular masas molares para átomos y moléculas. Las masas atómicas, cuando se expresan en Amu, al igual que en la tabla periódica, son técnicamente sin unidades. Sin embargo, al simplemente multiplicar una masa atómica en 1 g / mol, se obtiene una cantidad viable para la masa molar de un elemento: la masa (en gramos) de un mol de los átomos de un elemento.

Por ejemplo, la masa atómica de hierro es de 55.847 AMU, lo que significa que un mol de átomos de hierro pesará 55.847 gramos.

Imagen titulada Calcular masa atómica Paso 3

3. Comprenda que los valores de la tabla periódica son una masa atómica promedio para un elemento. Como se ha observado, las masas atómicas relativas enumeradas para cada elemento en la tabla periódica son valores promedio de todos los isótopos de un átomo. Este valor promedio es valioso para muchos cálculos prácticos, como, por ejemplo, calcular el masa molar de una molécula compuesta por varios átomos. Sin embargo, al tratar con átomos individuales, este número a veces es insuficiente.

Porque es un promedio de varios tipos diferentes de isótopos, el valor en la tabla periódica no es la exacto Valor para cualquier masa atómica de un solo átomo.

Las masas atómicas para los átomos individuales deben calcularse teniendo en cuenta el número exacto de protones y neutrones en un solo átomo.

Método 2 de 3:

Cálculo de la masa atómica para un átomo individual

1. Encuentra el número atómico del elemento o isótopo. El número atómico es el número de protones en un elemento, y nunca varía. Por ejemplo, todos los átomos de hidrógeno, y solo Atomos de hidrógeno, tienen 1 protón. El sodio tiene un número atómico de 11 porque su núcleo tiene 11 protones, mientras que el oxígeno tiene un número atómico de 8 porque su núcleo tiene 8 protones. Puede encontrar el número atómico de cualquier elemento en la tabla periódica: en casi todas las tablas periódicas estándar: es el número por encima del símbolo de 1 o 2 letras del elemento. Este número siempre será un número entero positivo.

Digamos que estamos trabajando con el átomo de carbono. El carbono siempre tiene 6 protones, por lo que sabemos que su número atómico es 6. También podemos ver en la tabla periódica que el cuadrado para carbono (C) tiene una "6" en la parte superior, lo que significa que el número atómico del carbón es 6.
Tenga en cuenta que el número atómico de un elemento no tiene ningún cojinete directo en su masa atómica relativa, como se indica en la tabla periódica. Sin embargo, especialmente entre los elementos en la parte superior de la tabla periódica, puede parecer que la masa atómica de un átomos es aproximadamente el doble de su número atómico, la masa atómica no se calcula al duplicar el número atómico de un elemento.

Imagen titulada Calcular masa atómica Paso 5

2. Encuentra el número de neutrones en el núcleo. El número de neutrones puede variar entre los átomos de un determinado elemento. Mientras que 2 átomos con el mismo número de protones y un número diferente de neutrones son el mismo elemento, son isótopos diferentes de ese elemento. A diferencia del número de protones en un elemento, que nunca cambia, el número de neutrones en átomos de un determinado elemento puede variar con la suficiente frecuencia de que la masa atómica promedio del elemento debe expresarse como un valor decimal entre dos números enteros.

El número de neutrones puede ser determinado por la designación del isótopo del elemento. Por ejemplo, Carbon-14 es un isótopo radiactivo naturalmente ocurrido de carbono-12. A menudo verá un isótopo designado con el número como superíndice antes del símbolo del elemento: c. El número de neutrones se calcula restando el número de protones del número de isótopo: 14 - 6 = 8 neutrones.

Digamos que el átomo de carbono con el que estamos trabajando tiene seis neutrones (c). Esto es, con mucho, el isótopo más común de carbono, que representa casi el 99% de todos los átomos de carbono. Sin embargo, alrededor del 1% de los átomos de carbono tienen 7 neutrones (c). Otros tipos de átomos de carbono con más o menos de 6 o 7 neutrones existen en cantidades muy pequeñas.

Imagen titulada Calcular masa atómica Paso 6

3. Añadir el recuento de protones y neutrones. Esta es la masa atómica de ese átomo. No se preocupe por el número de electrones que orbitan el núcleo, su masa combinada es muy, muy pequeña, por lo que, en la mayoría de los casos prácticos, no afectará significativamente su respuesta.

Nuestro átomo de carbono tiene 6 protones + 6 neutrones = 12. La masa atómica de este átomo específico de carbono es 12. Si fue un carbono-13 Isótopo, por otro lado, sabríamos que tiene 6 protones + 7 neutrones = un peso atómico de 13.

El peso atómico real del carbono-13 es 13.003355, y es más preciso porque se determinó experimentalmente.

La masa atómica está muy cerca del número de isótopos de un elemento. Para fines de cálculo básico, el número de isótopos es igual a la masa atómica. Cuando se determina experimentalmente, la masa atómica es ligeramente más alta que el número de isótopo debido a la pequeña contribución masiva de los electrones.

Método 3 de 3:

Cálculo de la masa atómica relativa (peso atómico) para un elemento

1. Determinar qué isótopos están en la muestra. Los químicos a menudo determinan las proporciones relativas de los isótopos en una muestra determinada mediante el uso de una herramienta especial llamada espectrómetro de masas. Sin embargo, a la química a nivel de los estudiantes, esta información a menudo se proporciona para usted en las pruebas escolares, etc., En forma de valores establecidos de la literatura científica.

Para nuestros propósitos, digamos que estamos trabajando con los isótopos carbono-12 y carbono-13.

Imagen titulada Calcular masa atómica Paso 8

2. Determinar la abundancia relativa de cada isótopo en la muestra. Dentro de un elemento dado, aparecen diferentes isótopos en diferentes proporciones. Estas proporciones casi siempre se expresan como porcentajes. Algunos isótopos serán muy comunes, mientras que otros serán muy raros, a veces, tan raros que apenas pueden ser detectados. Esta información se puede determinar a través de la espectrometría de masas o de un libro de referencia.

Digamos que la abundancia de carbono-12 es del 99% y la abundancia de carbono-13 es del 1%. Otros isótopos de carbono hacer existen, pero existen en cantidades tan pequeñas que, para este problema de ejemplo, pueden ser ignoradas.

Imagen titulada Calcular masa atómica Paso 9

3. Multiplica la masa atómica de cada isótopo por su proporción en la muestra. Multiplique la masa atómica de cada isótopo por su porcentaje de abundancia (escrita como decimal). Para convertir un porcentaje a un decimal, simplemente divídalo por 100. Los porcentajes convertidos siempre deben sumar hasta 1.

Nuestra muestra contiene carbono-12 y carbono-13. Si el carbono-12 constituye el 99% de la muestra y el carbono-13 compone el 1% de la muestra, multiplica 12 (la masa atómica de carbono-12) por 0.99 y 13 (la masa atómica de carbono-13) por 0.01.

Un libro de referencia dará porcentaje de proporciones basadas en todas las cantidades conocidas de los isótopos de un elemento. La mayoría de los libros de texto de química incluyen esta información en una tabla al final del libro. Un espectrómetro de masas también puede producir las proporciones para que la muestra sea probada.

Imagen titulada Calcular masa atómica Paso 10

4. Añadir los resultados. Suma los productos de las multiplicaciones que realizó en el paso anterior. El resultado de esta adición es la masa atómica relativa de su elemento: el valor promedio de las masas atómicas de los isótopos de su elemento. Al discutir un elemento en general, y no los isótopos específicos de ese elemento, este valor se usa.

En nuestro ejemplo, 12 x 0.99 = 11.88 para carbono-12, mientras que 13 x 0.01 = 0.13 para carbono-13. La relativa masa atómica de nuestro ejemplo es 11.88 + 0.13 = 12.01.

Cosas que necesitarás

Libro de referencia de química
Calculadora