Atome, die Hauptbausteine der Materie, haben ihre eigene Masse, die in Einheiten gemessen wird, die als Atom-Massen bezeichnet werden. Normalerweise wird die Atommasse in der Mendelejew-Elementtabelle angegeben und ist eine Dezimalzahl. Warum ist diese Masse jedoch keine ganze Zahl? Die Antwort auf diese Frage hängt mit einer Reihe von Faktoren zusammen, die bei der Berechnung der relativen Atom-Masse berücksichtigt werden müssen.
Erstens haben die Elementatome Isotope. Isotope sind Atome desselben Elements, jedoch mit einer unterschiedlichen Anzahl von Neutronen im Kern. Isotope haben eine leicht unterschiedliche Masse und kommen in bestimmten Proportionen in der Natur vor. Bei der Berechnung der relativen Atom-Masse wird der Durchschnittswert der Masse aller Isotope eines Elements berücksichtigt, gewichtet nach der Häufigkeit ihres Auftretens.
Zweitens wird bei der Berechnung der relativen Atom-Masse auch die Anzahl der Elektronen berücksichtigt. Die Masse der Elektronen wird nicht berücksichtigt, da sie im Vergleich zur Masse der Protonen und Neutronen im Kern eines Atoms sehr klein ist. Elektronen spielen jedoch eine Rolle bei der Bestimmung der chemischen Eigenschaften eines Elements, daher wird ihre Anzahl bei Berechnungen berücksichtigt.
Daher ist die relative Atommasse aufgrund des Einflusses von Isotopen und Elektronen keine ganze Zahl. Dies ermöglicht es Ihnen, die Masse des Elementatoms genauer zu bestimmen und eine Tabelle von Mendelejew-Elementen zu erstellen, die ein wichtiges Werkzeug auf dem Gebiet der Chemie und Physik ist.
Relative Atommasse: Warum ist sie keine ganze Zahl?
Isotope sind Atome desselben Elements, jedoch mit einer unterschiedlichen Anzahl von Neutronen im Kern. Da Neutronen die chemischen Eigenschaften der Elemente nicht beeinflussen, sind Isotope oft in der Natur gefunden. Die Isotope haben eine unterschiedliche Masse, daher werden bei der Berechnung der relativen Atom-Masse alle Isotope mit ihren relativen Prävalenzen berücksichtigt.
Für jedes Element sind mehrere Isotope bekannt, und ihre Prävalenzen variieren unter verschiedenen Bedingungen. Daher wird die relative Atommasse nach einer Formel berechnet, die die Masse jedes Isotops und seine Prävalenz berücksichtigt. Als Ergebnis wird die relative Atommasse durch eine Zahl mit einem Dezimalteil erhalten, die nicht unbedingt eine ganze Zahl ist.
Zum Beispiel hat Kohlenstoff normalerweise zwei Hauptisotope: Kohlenstoff-12 (mit einer Masse von ungefähr 12 Atomeinheiten) und Kohlenstoff-13 (mit einer Masse von ungefähr 13 Atomeinheiten). Bei der Berechnung der relativen Atom-Masse wird berücksichtigt, dass Kohlenstoff-12 in der Natur viel häufiger vorkommt als Kohlenstoff-13. Daher beträgt die relative Atommasse von Kohlenstoff etwa 12.01 atomare Einheiten.
Daher ist die relative Atommasse aufgrund von Unterschieden in der Masse und Prävalenz der Isotope der Elemente keine ganze Zahl. Dies ermöglicht es, die tatsächliche Komponente von Atomen genauer zu reflektieren und verschiedene chemische Berechnungen und Messungen durchzuführen.
Was ist die relative Atommasse?
Wie wird die relative Atommasse gemessen?
Um die relative Atommasse zu messen, wird eine Methode zum Vergleichen der Masse von Ionen oder Atomen verschiedener Elemente verwendet.
Die Massen von Atomen oder Ionen relativ zur Masse von Kohlenstoff-12 werden experimentell unter Verwendung einer Vorrichtung gemessen, die als Massenspektrometer bezeichnet wird.
Mit einem Massenspektrometer können Sie die Ionen oder Atome verschiedener Elemente nach ihrer Masse aufteilen und dann ihr relatives Verhältnis messen. Die gemessenen Werte werden mit der Masse von Kohlenstoff-12 verglichen und an den Referenzwert angepasst.
Die relative Atommasse ist die durchschnittliche Masse der Elementatome, angesichts ihrer natürlichen stabilen Isotopenzusammensetzung und Berücksichtigung aller in der Natur vorhandenen Isotope.
Warum kann die relative Atommasse keine ganze Zahl sein?
Isotope sind Atome desselben Elements, bei denen sich die Anzahl der Neutronen im Kern unterscheidet. Infolgedessen wird die Masse der Isotope auch unterschiedlich sein, da die Neutronen Masse haben. Einige Isotope sind häufiger als andere, und ihr Prozentsatz in der Natur beeinflusst die relative Atommasse.
Das Gewicht jedes Isotops wird mit seinem Prozentsatz multipliziert, um die relative Atom-Masse zu berechnen, und dann werden alle diese Werte summiert. Aufgrund der nicht ganzzahligen Gewichts- und Prävalenzwerte von Isotopen kann die relative Atommasse einen nicht ganzzahligen Wert haben.
Es ist wichtig zu beachten, dass die relative Atommasse normalerweise zur Benutzerfreundlichkeit auf die nächste ganze Zahl gerundet wird. Auf diese Weise wird der Dezimalbruch verworfen und der Wert wird auf eine ganze Zahl gerundet, die dem wahren Wert am nächsten ist.
Die Kenntnis der relativen Atom-Masse der Elemente ist in der Chemie von großer Bedeutung, da sie die Berechnung von Masse und Menge von Substanzen sowie die Bestimmung von stöchiometrischen Verhältnissen und anderen Eigenschaften von Substanzen ermöglicht.
Die Rolle von Isotopen bei der Bestimmung der relativen Atom-Masse
Da die Isotope eines Elements unterschiedliche Massen haben können, wird ihre relative Abundanz bei der Bestimmung der relativen Atommasse berücksichtigt. Die Abundanz eines Isotops ist der Anteil eines gegebenen Isotops an der natürlichen Probe eines Elements.
Zum Beispiel hat Sauerstoff mehrere Isotope, von denen die häufigsten Sauerstoff 16, Sauerstoff 17 und Sauerstoff 18 sind. Sauerstoff-16 ist etwa 99% der natürlichen Sauerstoffprobe, Sauerstoff-17 ist etwa 0,04% und Sauerstoff-18 ist etwa 0,2%. Daher ist die relative Atommasse von Sauerstoff, die auf dem Periodensystem aufgezeichnet wird, ungefähr 16, nicht eine ganze Zahl.
Daher spielen Isotope eine wichtige Rolle bei der Bestimmung der relativen Atom-Masse von Elementen, und der spezifische Wert dieser Größe hängt von ihrer Abundanz ab. Das Verständnis und Studium von Isotopen und ihrer Abundanz ermöglicht es uns, genauere Daten über die Masseneigenschaften von Elementen zu erhalten und sie in verschiedenen Bereichen der Wissenschaft und Technologie zu verwenden.
Welche Faktoren beeinflussen die relative Atommasse?
Erstens ist die Ursache der nicht ganzzahligen relativen Atom-Masse die Existenz von Isotopen. Isotope sind Atome desselben Elements, bei denen die Anzahl der Neutronen unterschiedlich ist. Zum Beispiel kann Kohlenstoff in drei isotopischen Formen existieren: Kohlenstoff-12, Kohlenstoff-13 und Kohlenstoff-14. Kohlenstoff ist 12 das häufigste Isotop und hat eine Masse von ungefähr gleich 12 amu. Kohlenstoff-13 und Kohlenstoff-14 werden ebenfalls gefunden, aber ihre Massen unterscheiden sich von den 12 amu. Da verschiedene Isotope eines Elements in unterschiedlichen Proportionen darin enthalten sind, ist die relative Atommasse keine ganze Zahl.
Darüber hinaus trägt auch das Vorhandensein von Isomeren dazu bei. Isomere sind verschiedene Zustände von Atomen oder Molekülen, bei denen sich die Anordnung der Atome im Raum unterscheidet. Zum Beispiel kann Chlorpycrin, eine chemische Verbindung aus Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Chlor, in drei isomerischen Formen existieren. Jede der Formen hat eine andere Masse, die zur relativen Atom-Masse von Chlorpycrin beiträgt.
Es sollte auch beachtet werden, dass die relative Atommasse unter Berücksichtigung der Proportionen von Isotopen und Isomeren auf der Erde berechnet wird. Dies bedeutet, dass, wenn sich das Verhältnis von Isotopen zu Isomeren in verschiedenen Teilen der Erde oder außerhalb der Erde vom Mittelwert unterscheidet, die relative Atommasse leicht unterschiedlich sein kann.
Im Allgemeinen ist die relative Atommasse aufgrund der Anwesenheit von Isotopen, Isomeren und der Variabilität der Proportionen zwischen ihnen keine ganze Zahl. Dies ist wichtig, wenn Sie mit Atom-Massen von Elementen in chemischen und physikalischen Berechnungen arbeiten.
Was ist die Beziehung zwischen der relativen Atom-Masse und den chemischen Eigenschaften einer Substanz?
Die relative Atommasse wird durch die Formel bestimmt:
Relative Atommasse = (Masse des ersten Isotops * Prozentsatz davon unter den Isotopen) + (Masse des zweiten Isotops * Prozentsatz davon unter den Isotopen) + .
Die chemischen Eigenschaften der Substanz hängen wiederum von der Struktur der Atome und ihrer Wechselwirkung miteinander ab. Am häufigsten treten chemische Reaktionen und Umwandlungen zwischen Atomen verschiedener Elemente auf, daher ist es notwendig, die relativen Atom-Massen der Elemente zu kennen, aus denen sie besteht, um die chemischen Eigenschaften einer Substanz zu bestimmen.
Die relative Atommasse beeinflusst das Molekulargewicht des Stoffes, was wiederum chemische Eigenschaften wie Siedepunkt, Dichte, Löslichkeit und viele andere Eigenschaften des Stoffes bestimmt. Somit ist die relative Atommasse ein wichtiger Parameter, der die chemischen Eigenschaften und das Verhalten einer Substanz in chemischen Reaktionen bestimmt.
