متوسط الكتلة الذرية

خطوات الاستخدام

حدد نظائر العنصر: ابحث عن كتل النظائر المختلفة ونسخها الطبيعية (النسبة المئوية للوفرة). على سبيل المثال، للكلور يوجد نظيران: كلور-35 وكلور-37. ستحتاج إلى كتلة كل نظير (بوحدة amu) ووفرته الطبيعية (كنسبة مئوية). يمكنك العثور على هذه البيانات في الجدول الدوري أو قواعد البيانات الكيميائية.

حول النسب المئوية إلى كسور عشرية: اقسم كل نسبة وفرة على 100. مثلاً، إذا كانت وفرة النظير 75.78%، يصبح الكسر 0.7578. هذا ضروري لأن القانون يستخدم الكسور العشرية في الضرب.

اضرب كتلة كل نظير في كسره العشري: لكل نظير، احسب حاصل ضرب (الكتلة × الكسر العشري للوفرة). هذه الخطوة تمثل مساهمة كل نظير في متوسط الكتلة الذرية.

اجمع النتائج: جمع جميع نواتج الضرب من الخطوة السابقة. المجموع هو متوسط الكتلة الذرية للعنصر. إذا كان هناك أكثر من نظيرين، كرر الخطوات لكل نظير واجمع الكل.

الأسئلة الشائعة

متوسط الكتلة الذرية ليس عدداً صحيحاً لأنه متوسط مرجح لكتل نظائر العنصر المختلفة، مع الأخذ في الاعتبار وفرتها الطبيعية. كتل النظائر نفسها ليست أعداداً صحيحة تماماً بسبب طاقة الترابط النووي (حيث أن كتلة النواة أقل قليلاً من مجموع كتل البروتونات والنيوترونات المنفصلة). بالإضافة إلى ذلك، تختلف وفرة النظائر من عنصر لآخر، مما يؤدي إلى كسور عشرية في الحساب. على سبيل المثال، الكلور لديه متوسط 35.45 وليس 35 أو 36. هذه القيمة الكسرية تعكس الخليط الطبيعي للنظائر. إذا كان العنصر يحتوي على نظير واحد فقط (مثل الفلور)، فإن متوسط الكتلة الذرية يكون قريباً جداً من عدد صحيح (للفلور 18.998403 amu)، لكن لا يزال غير صحيح تماماً بسبب عيوب الكتلة النووية.

عدد الكتلة (A) هو مجموع عدد البروتونات والنيوترونات في نواة الذرة، وهو عدد صحيح دائماً. على سبيل المثال، عدد كتلة الكربون-12 هو 12. أما الكتلة الذرية (Atomic Mass) فهي كتلة الذرة الفعلية مقاسة بوحدة الكتلة الذرية (amu)، وهي قريبة من عدد الكتلة لكنها ليست مساوية تماماً بسبب طاقة الترابط النووي والكتلة المكافئة لها. علاوة على ذلك، الكتلة الذرية المذكورة في الجدول الدوري هي متوسط مرجح لكتل نظائر العنصر كما توجد في الطبيعة، لذلك فهي غالباً ليست عدداً صحيحاً. باختصار، عدد الكتلة هو عدد الجسيمات في النواة، بينما الكتلة الذرية هي قياس الكتلة الفعلية وتأخذ في الاعتبار النظائر.

يقيس العلماء وفرة النظائر باستخدام تقنية تسمى مطياف الكتلة (Mass Spectrometry). في هذه التقنية، يتم تأيين العينة (تحويل الذرات إلى أيونات) ثم تسريعها في مجال مغناطيسي. تنحرف الأيونات حسب نسبة كتلتها إلى شحنتها (m/z)، حيث تنحرف الأيونات الأثقل بشكل أقل. يكشف الكاشف عن كمية كل أيون، ويمكن من ذلك حساب النسب المئوية للوفرة. الأجهزة الحديثة دقيقة جداً ويمكنها التمييز بين النظائر ذات الكتل المتقاربة. يتم معايرة الأجهزة باستخدام معايير معروفة، وتستخدم هذه البيانات في جداول الكتل الذرية المعتمدة دولياً من قبل الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC).

نعم، يمكن أن تختلف وفرة النظائر قليلاً حسب مصدر العينة. على سبيل المثال، نظائر الكربون (الكربون-12 والكربون-13) تختلف نسبها في المواد العضوية مقابل المواد غير العضوية وفي الكائنات الحية المختلفة. أيضاً، في الجيولوجيا، يمكن استخدام اختلافات النظائر لتحديد أصل العينات أو تاريخها. ومع ذلك، بالنسبة لمعظم العناصر، التغيرات صغيرة جداً ولا تؤثر على الكتلة الذرية القياسية المستخدمة في الجدول الدوري، والتي تمثل متوسطاً عالمياً. في حالات خاصة، مثل الهيدروجين، يمكن أن تختلف وفرة الديوتيريوم بشكل ملحوظ (مثل الماء الثقيل). لذلك، يستخدم العلماء غالباً القيم القياسية ما لم يكن التحليل الدقيق مطلوباً.

متوسط الكتلة الذرية

أدخل القيم

خطوات الاستخدام

أمثلة محلولة

الأسئلة الشائعة

أدخل القيم

خطوات الاستخدام

1مثال واقعي: احسب متوسط الكتلة الذرية للكلور، مع العلم أن للكلور نظيرين: كلور-35 كتلته 34.9689 amu ووفرته 75.78%، وكلور-37 كتلته 36.9659 amu ووفرته 24.22%.

2مثال معقد: احسب متوسط الكتلة الذرية للكربون، مع العلم أن الكربون يتكون من نظيرين مستقرين: كربون-12 كتلته 12.0000 amu ووفرته 98.93%، وكربون-13 كتلته 13.003355 amu ووفرته 1.07%.

الأسئلة الشائعة