Avainero atomipainon ja atomimassan välillä on se, että atomipaino on alkuaineen keskimääräinen paino suhteessa sen kaikkiin isotooppeihin ja niiden suhteelliseen runsayteen, mutta atomimassa on yhden atomin massa.
Useimmat ihmiset käyttävät termejä atomimassa ja atomipaino vaihtokelpoisesti. Niillä on kuitenkin eri merkitys, ja se aiheuttaa merkittävän virheen massamateriaalilaskelmissa, jos otetaan nämä kaksi termiä yhdeksi.
Mikä on atomipaino?
Atomipaino on alkuaineen keskimääräinen paino suhteessa sen kaikkiin isotooppeihin ja niiden suhteelliseen runsayteen. Useimmiten kemiallisilla alkuaineilla on isotooppeja; isotoopit ovat saman alkuaineen eri muotoja. Isotoopeilla on sama määrä protoneja (jolloin ne kuuluvat samaan kemialliseen alkuaineeseen) ja eri määrä neutroneja atomin ytimessä. Luonnossa esiintyy eri prosenttiosuuksia eri isotooppeja. Meidän on otettava huomioon kaikkien isotooppien atomimassat ja niiden prosentit, kun saadaan kemiallisen alkuaineen atomipaino. Siellä voimme laskea keskimääräisen massan käyttämällä kunkin isotoopin atomimassaa atomipainon saamiseksi. Jaksotaulukossa näkyvä atomipaino lasketaan tämän ilmiön mukaan.
Voimme käyttää seuraavia kahta vaihetta tässä laskennassa;
- Muunna ensin prosenttiluvut desimaaliarvoiksi jakamalla ne 100:lla.
- Kerro seuraavaksi kunkin isotoopin atomimassat näistä desimaaliarvoista vastaavasti.
- Liitä lopuksi vastaukset yhteen saadaksesi lopullinen vastaus.
Video 1: Atomipainon laskeminen
Esimerkki: Oletetaan, että luonnossa on 98 % C-12-isotoopista ja 2 % C-13-isotoopista. Lasketaan hiilen atomipaino käyttämällä näiden isotooppien atomimassaa.
- Muuntaminen desimaaliarvoiksi:
- C-12:n prosenttiosuuden desimaaliarvo on 0,98 (saatamalla jakamalla 98 100:sta).
- C-13:n prosenttiosuuden desimaaliarvo on 0,02 (saatamalla jakamalla 2 100:sta).
- Jokaisen isotoopin atomimassan kertominen desimaaliarvoista:
- 12 x 0,98=11,76
- 13 x 0,02=0,26
- Vastausten yhteenlaskeminen lopullisen vastauksen saamiseksi:
76 + 0,26=12,02
Lopuksi voimme saada kemiallisen alkuaineen hiilen atomipainoksi 12,02 amu (atomimassayksikköä). Lisäksi voimme nimetä tämän termin "suhteelliseksi atomimassaksi", koska se on isotooppien todellisten atomimassojen keskiarvo.
Mikä on atomimassa?
Atomit sisältävät pääasiassa protoneja, neutroneja ja elektroneja. Atomimassa on yksinkertaisesti atomin massa. Toisin sanoen se on kaikkien neutronien, protonien ja elektronien massojen kokoelma yhdessä atomissa, erityisesti silloin, kun atomi ei liiku (lepomassa). Otamme vain loppumassan, koska fysiikan perusteiden mukaan atomien liikkuessa erittäin suurella nopeudella massat kasvavat. Elektronien massa on kuitenkin huomattavasti hyvin pieni verrattuna protonien ja neutronien massoihin. Siksi voimme sanoa, että elektronien osuus atomimassasta on pienempi. Tästä syystä voimme jättää huomioimatta elektronin massan atomimassaa laskettaessa. Ennen kaikkea eri isotoopeilla on erilaiset atomimassat, vaikka ne kuuluvat samaan alkuaineeseen, koska niissä on eri määrä neutroneja.
Kuva 01: Voimme käyttää atomin protonien, neutronien ja elektronien massoja atomimassan laskemiseen
Lisäksi atomien massat ovat erittäin pieniä, joten emme voi ilmaista niitä normaaleina massayksiköinä, kuten grammoina tai kilogrammoina. Käytämme tarkoituksiinmme toista yksikköä, jota kutsutaan atomimassayksiköksi (amu) atomimassan mittaamiseen. Vastaavasti 1 atomimassayksikkö on yksi kahdestoistaosa C-12-isotoopin massasta. Kun jaamme atomin massan C-12-isotoopin massasta kahdestoistaosasta, saamme sen suhteellisen massan. Kuitenkin yleisessä käytössä, kun sanomme alkuaineen suhteellisen atomimassan, tarkoitamme niiden atomipainoa (koska laskemme sen ottaen huomioon kaikki isotoopit).
Mitä eroa on atomipainolla ja atomimassalla?
Useimmiten käytämme termejä atomipaino ja atomimassa samana. Nämä kaksi termiä eroavat kuitenkin toisistaan pääasiassa määritelmän mukaan. Siksi määritelmän mukaan keskeinen ero atomipainon ja atomimassan välillä on se, että atomipaino on alkuaineen keskimääräinen paino suhteessa kaikkiin sen isotoopeihin ja niiden suhteelliseen runsayteen, kun taas atomimassa on yhden atomin massa.
Lisäksi voimme tunnistaa toisen tärkeän eron atomipainon ja atomimassan välillä tarkastelemalla kunkin arvon laskentatapaa; meidän pitäisi laskea atomipaino käyttämällä kemiallisen alkuaineen kaikkien isotooppien prosenttiosuutta luonnossa, kun taas voimme laskea atomimassan yksinkertaisesti lisäämällä atomin protonien, neutronien ja elektronien massat.
Yhteenveto – Atomipaino vs. atomimassa
Atomipaino ja atomimassa ovat kaksi tärkeää termiä, joita käytämme usein kemiallisissa laskelmissa. Keskeinen ero atomipainon ja atomimassan välillä on, että atomipaino on alkuaineen keskimääräinen paino suhteessa kaikkiin sen isotooppeihin ja niiden suhteelliseen runsayteen, kun taas atomimassa on yhden atomin massa.
