La cantidad más pequeña posible de materia que aún conserva su identidad como elemento químico, que consta de un núcleo rodeado de electrones, se llama átomo. Estos son los átomos que forman un elemento. Un elemento es un material con el mismo número de protones en todos sus átomos. Los protones, electrones y neutrones son las tres partículas fundamentales que forman un átomo.
Los protones (cargados positivamente) y los neutrones se encuentran en el núcleo (centro) del átomo (sin carga). Los electrones están contenidos en las capas de electrones, que son las regiones más externas del átomo (cargadas negativamente). A partir de entonces, surgió la noción de masa atómica. Los protones y los neutrones tienen una masa de alrededor de 1,67 × 10 −24 gramos en común. Una unidad de masa atómica (uma) o un Dalton es cómo los científicos cuantifican esta cantidad de masa. Los protones tienen carga positiva, pero los neutrones no tienen carga, a pesar de su masa idéntica.
Masa atomica
La masa promedio de los átomos de un elemento, medida en unidades de masa atómica, es su masa atómica (amu, también conocida como Dalton, D). Aunque el kilogramo es la unidad de masa del SI, la masa atómica se representa con frecuencia en la unidad Dalton que no pertenece al SI (símbolo: Da, o u). Aquí, 1 Dalton se define como 1 ⁄ 12 de la masa de un solo átomo de carbono-12, en reposo. La masa atómica de un elemento es un promedio ponderado de todos sus isótopos, donde la masa de cada isótopo se multiplica por la abundancia de ese isótopo.
Ejemplo: la masa atómica del hidrógeno es 1, la masa atómica del helio es 4,00260 (aproximadamente 4)
| Elemento | Masa atomica |
|---|---|
| Litio | 6.940 |
| Silicio | 28.09 |
| Cloro | 35.457 |
| Carbón | 12.01 |
| Polonio | 210.00 |
| Bismuto | 209.00 |
En la tabla anterior, hay algunos elementos que tienen masas atómicas como un número entero, mientras que hay algunos elementos que tienen masas atómicas como valores decimales. Hay 21 elementos que tienen un solo isótopo, lo que significa que todos sus átomos tienen la misma masa. Todos los demás elementos tienen dos o más isótopos, lo que da como resultado al menos dos masas distintas para sus átomos. Sin embargo, cuando se mezclan con otros elementos, todos los elementos obedecen a la ley de las proporciones fijas, por lo que se comportan como si tuvieran un solo tipo de átomo con una masa definida.
Masa atómica gramo: La masa atómica se expresa en gramos y se conoce como masa atómica gramo.
Fórmula para calcular la masa atómica:
Uno puede identificar la masa atómica de un elemento consultando la tabla periódica o con la ayuda de la fórmula dada.
Masa/número atómico) de un elemento = Masa/número de protones + Masa/número de neutrones.
Ejemplo: Encuentra el número de masa del elemento cuyo número atómico es 18 y el número de neutrones es 20.
Solución:
Número de protones = 18
Número de neutrones = 20
Número de masa atómica = Número de protones + número de neutrones
A = 20 + 18
= 38
Razón de la masa atómica fraccionaria:
- Las masas atómicas de la mayoría de los elementos son fraccionarias porque existen como una mezcla de isótopos de diferentes masas.
- Dado que la masa atómica de los isótopos es diferente, la masa atómica promedio se calcula para un solo elemento.
- Promedio masa = masa total de todos los isótopos/número de isótopos
En general, podemos decir que, debido a los múltiples números, los isótopos de un solo elemento tienen una masa atómica fraccionaria.
De los puntos anteriores, está claro que las masas atómicas son diferentes para ese elemento que tiene más de 1 isótopo. Para abordar este enigma, definimos la masa atómica como la masa promedio ponderada de los isótopos naturales del elemento.
Masa atómica = [(% de abundancia del isótopo 1)/100] X (masa del isótopo 1) + [(% de abundancia del isótopo 2)/100] X (masa del isótopo 2) y así sucesivamente.
Por lo tanto, la mayoría de los elementos existen en diferentes isótopos, es decir, átomos con diferentes masas, por ejemplo, Cl tiene dos isótopos con números de masa 35 y 37 que existen en la proporción 3:1. Por lo tanto, se toma el valor promedio.
Ejemplo de plomo : se encuentra que el plomo natural consta de cuatro isótopos:
- 1,40% 204 Pb 82 cuya masa isotópica es 203,973.
- 24,10% 206 Pb 82 cuya masa isotópica es 205,974
- 22,10% 207 Pb 82 cuya masa isotópica es 206,976.
- 52,40% 208 Pb 82 cuya masa isotópica es 207,9
Considere 1 molécula de plomo y calcule la masa atómica promedio de cada isótopo de plomo.
Para 1,40 % = (1,40/100) X 203,973= 20,86 g
Para 24,10 %= 490,64 g
Para 22,10 % = 450,74 g
Para 52,40 % = 1080,98 g
La masa atómica promedio total del plomo es = 20.86 + 490.64 + 450.74 + 1080.98 = 207.22 g.
En este punto conviene subrayar una consecuencia esencial de la presencia de isótopos. Los pesos atómicos pueden variar significativamente dependiendo de dónde se recolectó una muestra de un elemento cuando se obtienen hallazgos extremadamente precisos. Como resultado, la Comisión de Abundancia Isotópica y Pesos Atómicos de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada ha redefinido los pesos atómicos de diez elementos con dos o más isótopos. Los porcentajes de varios isótopos varían ampliamente según la fuente del elemento.
El oxígeno de la precipitación antártica tiene un peso atómico de 15,99903, pero el oxígeno del N 2 O marino tiene un peso atómico de 15,9997. El “fraccionamiento” de los isótopos se produce por pequeñas variaciones en sus masas que provocan ligeras variaciones en las velocidades de las reacciones químicas y físicas. Cuando un isótopo se produce a partir de reactores nucleares, la diferencia puede ser aún más significativa.
Ejemplos de preguntas
Pregunta 1: La relación de masas de oxígeno y nitrógeno en una mezcla gaseosa particular es 1: 4. ¿Cuál es la relación del número de sus moléculas?
Responder:
Dada la relación de masas de oxígeno y nitrógeno = 1:4, Sea masa de O 2 = w
Masa de N 2 = 4w
Moléculas de O 2 = w ⁄ (32 × N A )
Moléculas de N 2 = 4w ⁄ (28 × N A )
Relación del número de moléculas = w ⁄ (32 × N A ) ÷ 4w ⁄ (28 × N A )
= 7 ⁄ 32
Por lo tanto, la relación es 7 : 32 .
Pregunta 2: Encuentra la proporción de varios átomos de oxígeno (O) en 16,0 g de ozono (O 3 ), 28,0 g de monrust de carbono (CO) y 32,0 g de oxígeno (O 2 ). (Masa atómica: C =12, O =16 y constante de Avogadro N A = 6,0 × 10 23 mol −1 )
Responder:
Masa molar de O 3 = 48 g
Dado: Masa de O 3 = 16 g
Número de moles de O 3 = 16 ⁄ 48 = 1 ⁄ 3
1 mol = 3N A átomos de oxígeno
1 ⁄ 3 mol = N A átomos de oxígeno
- Entonces, Número de átomos = N A (átomos de oxígeno)
Masa molar de CO = 28 g
Dado: Masa de CO = 28 g
Número de moles = 28 ⁄ 28 = 1
1 mol = N A átomos de oxígeno
- Entonces, Número de átomos = N A (átomos de oxígeno)
Masa molar de O 2 = 32 g
Dado: Masa de O 2 = 32 g
Número de moles = 32 ⁄ 32 = 1
1 mol = N A átomos de oxígeno
- Entonces, Número de átomos = N A (átomos de oxígeno)
Por lo tanto, la relación es 1 : 1 : 1 .
Pregunta 3: Determine la cantidad de protones, neutrones y electrones en los siguientes isótopos que se usan en diagnósticos médicos:
(a) número atómico 9, número de masa 18, la carga de 1−
(b) número atómico 43, número de masa 99, la carga de 7+
Responder:
a) p: 9; norte: 9; mi: 10
b) p: 43; norte: 56; mi: 36
Pregunta 4: Un elemento tiene las siguientes abundancias naturales y masas isotópicas: 90,92 % de abundancia con 19,99 uma, 0,26 % de abundancia con 20,99 uma y 8,82 % de abundancia con 21,99 uma. Calcula la masa atómica promedio de este elemento.
Responder:
Se encuentra que el elemento natural consiste en tres isótopos:
90,92% cuya masa isotópica es de 19,99 uma.
0,26% cuya masa isotópica es de 20,99 uma.
8,82% cuya masa isotópica es de 21,99 uma.
Considerando 1 mol de elemento, calculemos la masa atómica promedio de cada isótopo de plomo.
Para 90,92% = (90,92 ⁄ 100) × 19,99 = 18,17 g.
Para 0,26% de masa atómica = 0,05 g
Para 8,82% de masa atómica = 1,94 g.
Masa atómica promedio del elemento dado = 18.17 + 0.05 + 1.94 = 20.16 g
Por lo tanto, la masa atómica promedio del elemento dado es 20,16 g .
Pregunta 5: La masa atómica de la mayoría de los elementos es fraccionaria. ¿Cuál es la posible razón de esto?
Responder:
A nivel macroscópico, la mayoría de los elementos existen como una mezcla de isótopos que, aunque pueden ser radiactivos, afectan la masa del átomo. Sabemos que la masa atómica de un átomo depende de la masa atómica de cada uno de sus isótopos. Debido a esta mezcla de isótopos, la masa atómica es fraccionaria.
Pregunta 6: ¿Qué es la masa atómica fraccionaria?
Responder:
Se observa que las masas atómicas no son números enteros. La razón es que la mayoría de los elementos naturales son una mezcla de composición constante que contiene dos o más isótopos. La masa atómica relativa de cualquier elemento es el promedio ponderado de las masas atómicas relativas de sus isótopos naturales. Por ejemplo, el cloro consiste en una mezcla de dos isótopos de masas 35 y 37 en una proporción de 3:1.
Masa atómica relativa promedio de cloro = (35 × 3 + 37 × 1) ⁄ 4 = 35,5 g
Por lo tanto, la masa atómica fraccionaria es 35,5 g .
Pregunta 7: Calcule la masa atómica promedio del átomo de bromo
Responder:
La masa atómica de un elemento es la masa de un átomo de ese elemento. La masa atómica promedio tiene en cuenta la abundancia isotópica.
Isótopo de bromo con masa atómica 79 u = 49,7%
Por lo tanto, Contribución de 35 Br 79 a la masa atómica = (79 × 49,7) ⁄ 100 = 39,26 u
Isótopo de bromo con masa atómica 81 u = 50,3%
Contribución de 35 Br 81 a la masa atómica del bromo = (81 × 50,3) ⁄ 100 = 40,64 u
Masa atómica promedio del átomo de bromo = 39.26 + 40.64 u = 79.9 u
Por lo tanto, la masa atómica promedio del átomo de bromo es 79,9 u .
Publicación traducida automáticamente
Artículo escrito por shivanshusingh156 y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA