Come si calcola la massa atomica del carbonio?
Il termine "massa atomica"si riferisce alla massa di un singolo atomo. La massa di un singolo atomo di carbonio-12 è definita esattamente come 12 u.
Il termine massa atomica viene anche spesso usato (anche se tecnicamente, in modo errato) per riferirsi alla massa atomica media di tutto il isotopi di un elemento.
Questa seconda definizione è in realtà il massa atomica relativa di un elemento: un singolo valore medio della massa dell'elemento in base alle masse dei suoi isotopi.
Il carbonio ha 15 isotopi noti, di cui solo due (#""^12"C"color(white)(l) "and"color(white)(l) ""^13"C"#) sono stabili. #""^14"C"# esiste solo in tracce, quindi non fornisce alcun contributo misurabile alla massa atomica media.
Il carbonio è composto per il 98.93% #""^12"C"# (12 u) e 1.07% #""^13"C"# (13.003 u). Qual è la massa atomica media di questi isotopi?
METODO 1
Per trovare la massa atomica media, prendi un certo numero di atomi, trovi la massa totale di ciascun isotopo, quindi dividi la massa totale di tutti gli atomi per il numero totale di atomi.
Supponiamo di avere, diciamo, 10 000 atomi di carbonio. Quindi hai 9893 atomi di #""^12"C"# e 107 atomi di #""^13"C"#.
#"Mass of"color(white)(l) ""^12"C" = 9893 color(red)(cancel(color(black)("atoms"))) × "12 u"/(1 color(red)(cancel(color(black)("atom")))) = "118 716 u"#
#"Mass of"color(white)(l) ""^13"C" = 107color(red)(cancel(color(black)("atoms"))) × "13.003 u"/
(1 color(red)(cancel(color(black)("atom")))) =color(white)(ml) "1 390 u"#
#"Total mass"color(white)(l)color(white)(mmmmmmmmmmmmm) = "120 110 u"#
#"Average mass" = "120 110 u"/"10 000 atoms" = "12.011 u"#
METODO 2
Un altro modo per determinare la massa media è moltiplicare la massa atomica di ciascun isotopo per la sua percentuale e quindi aggiungere i numeri.
I due metodi sono matematicamente equivalenti. Così,
#"Average mass" = "(0.9893 × 12 + 0.0107 × 13.003) u" = "(11.872 + 0.139) u" = "12.011 u"#
Il Metodo 2 è probabilmente matematicamente più semplice, ma il Metodo 1 chiarisce che stai determinando una massa media.
Scegli il metodo che preferisci.