Inhoud
- TL; DR (te lang; niet gelezen)
- Wat is de relatieve massa?
- De relatieve atoommassa van een element
- Het periodiek systeem en de isotopen
- Relatieve molecuulmassa
Relatieve massa is een belangrijk concept in de chemie. Het bestaat om het proces van het berekenen van de massa van een atoom of molecuul te vereenvoudigen. In absolute eenheden hebben protonen en neutronen massa's in de orde van 10−27 kilogram, dat is een miljardste van een miljardste van een miljardste van een kilogram, en elektronen hebben een nog kleinere massa van ongeveer 10−30 kilogram, ongeveer duizend keer minder dan een proton of neutron. In praktische situaties zou dit moeilijk zijn om aan te pakken, dus definiëren wetenschappers de relatieve atoommassa van een koolstofatoom als 12 en werken al het andere op basis daarvan uit.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Vind de relatieve massa van elk atoom door het aantal protonen op te tellen bij het aantal neutronen. Waterstof heeft een relatieve atoommassa van 1 en koolstof-12 heeft een relatieve atoommassa van 12.
Isotopen van hetzelfde element hebben een verschillend aantal neutronen, dus u moet voor één specifieke isotoop berekenen. Periodieke tabellen tonen de relatieve atoommassa als het onderste getal voor een element, maar dit houdt rekening met eventuele isotopen.
Vind relatieve moleculaire massa's door de bijdragen van elk element op te tellen. Gebruik de chemische formule om te bepalen hoeveel van elk atoom is opgenomen, vermenigvuldig hun relatieve atoommassa's met het aantal atomen van elk aanwezig en tel ze allemaal op om het resultaat te vinden.
Wat is de relatieve massa?
Relatieve massa is de massa van een atoom of molecuul ten opzichte van 1/12 van een koolstof-12-atoom. Volgens dit schema heeft een neutraal waterstofatoom een massa van 1. Je kunt denken dat dit elk proton of neutron als 1 telt en de massa's elektronen negeert omdat ze in vergelijking zo klein zijn. Dus de formule voor relatieve atoommassa is eenvoudig:
Relatieve atoommassa = aantal protonen + aantal neutronen
Omdat wetenschappers echter een koolstof-12-atoom instellen als het "standaardatoom", is de technische definitie:
Relatieve atoommassa = massa van atoom ÷ (1/12 van de massa van een koolstof-12-atoom)
De relatieve atoommassa van een element
Elementen zijn de basisbouwsteenatomen die in de oerknal of in sterren zijn gemaakt en die in het periodiek systeem worden weergegeven. De relatieve atoommassa is het laagste getal op het periodiek systeem (het bovenste getal is het atoomnummer, dat het aantal protonen telt). U kunt dit nummer rechtstreeks lezen uit vereenvoudigde periodieke tabellen voor veel elementen.
Technisch nauwkeurige periodieke tabellen verklaren echter het bestaan van verschillende isotopen en de relatieve atoommassa's die ze vermelden zijn geen hele getallen. Isotopen zijn versies van hetzelfde element met verschillende aantallen neutronen.
Je kunt altijd de relatieve massa van een element vinden door het aantal protonen toe te voegen aan het aantal neutronen voor de specifieke isotoop van het element dat je overweegt. Een koolstof-12-atoom heeft bijvoorbeeld 6 protonen en 6 neutronen en heeft dus een relatieve atoommassa van 12. Merk op dat wanneer een isotoop van een atoom wordt opgegeven, het getal achter de naam van het element de relatieve atoommassa is. Dus uranium-238 heeft een relatieve massa van 238.
Het periodiek systeem en de isotopen
De relatieve atoommassa's op het periodiek systeem omvatten de bijdrage van verschillende isotopen door een gewogen gemiddelde te nemen van de massa's van de verschillende isotopen op basis van hun overvloed. Chloor heeft bijvoorbeeld twee isotopen: chloor-35 en chloor-37. Driekwart van het chloor in de natuur is chloor-35 en het resterende kwart is chloor-37. De formule die wordt gebruikt voor de relatieve massa's op het periodiek systeem is:
Relatieve atoommassa = (isotoop 1 massa × isotoop 1 overvloed + isotoop 2 massa × isotoop 2 overvloed + ...) ÷ 100
Dus voor chloor is dit:
Relatieve atoommassa = (35 × 75 + 37 × 25) ÷ 100
= (2,625 + 925) ÷ 100 = 35.5
Voor chloor toont de relatieve atoommassa op het periodiek systeem 35,5 in lijn met deze berekening.
Relatieve molecuulmassa
Voeg eenvoudig de relatieve massa's van de samenstellende elementen toe om de relatieve massa van een molecuul te vinden. Dit is gemakkelijk te doen als u de relatieve atoommassa's van de betreffende elementen kent. Water heeft bijvoorbeeld de chemische formule H2O, er zijn dus twee waterstofatomen en één zuurstofatoom.
Bereken de relatieve moleculaire massa door de relatieve atoommassa van elk atoom te vermenigvuldigen met het aantal van die atomen in het molecuul en vervolgens de resultaten bij elkaar op te tellen. Dit ziet er zo uit:
Relatieve moleculaire massa = (aantal atomen van element 1 × relatieve massa van element 1) + (aantal atomen van element 2 × relatieve massa van element 2) +…
Voor H2O, element 1 is waterstof met een relatieve atoommassa van 1 en element 2 is zuurstof met een relatieve atoommassa van 16, dus:
Relatieve moleculaire massa = (2 x 1) + (1 x 16) = 2 + 16 = 18
Voor H2ZO4, element 1 is waterstof (H), element 2 is zwavel (S met relatieve massa = 32) en element 3 is zuurstof (O), dus dezelfde berekening geeft:
Relatieve moleculaire massa van H2ZO4 = (aantal atomen van H × relatieve massa van H) + (aantal atomen van S × relatieve massa van S) + (aantal atomen van O × relatieve massa van O)
= (2 × 1) + (1 × 32) + (4 × 16)
= 2 + 32 + 64 = 98
U kunt dezelfde aanpak gebruiken voor elk molecuul.