Как найти массу протонов
Перейти к содержимому

Как найти массу протонов

Как рассчитать массу протона

Три способа найти массу протона включают вычисления из теории, из атомной молярной массы и сравнения заряда / массы с электронами. Использование теории для определения того, какой должна быть масса протона, реально только для специалистов в данной области. Заряд / масса и молярная масса могут быть выполнены на уровне бакалавриата и средней школы.

Получите массу протона из квантовой теории и теории относительности. Протоны имеют внутреннюю структуру — три частицы (кварки), удерживаемые вместе силами притяжения (глюоны). Наивные предположения дали бы каждому кваку 1/3 массы протона. Около 95 до 98 процентов массы протона не вносится в массу кварка. По правде говоря, большая часть массы протона получается из энергии взаимодействия между кварками. Вспомните «E = mc ^ 2» на случай, если возникнет путаница с фразой «масса получается из энергии».

Рассчитать зная молярную массу водорода. Один моль равен 6.022e23, точно так же, как одна дюжина равна 12 или одна пара равна двум. Можно считать, что один моль атомов водорода (а не молекул «H2») весит 1, 0079 г. Каждый атом водорода содержит один протон, поэтому один моль протонов весит 1, 0079 г. Поскольку каждый моль равен 6, 022e23 единицам, мы знаем, что 6, 022e23 протонов весят 1, 0079 грамма. Деление 1, 0079 г на число молей (1, 0079 / 6, 022e23) дает массу протона: 1, 6737e-24 г.

Обратите внимание, что атомы водорода имеют электрон для балансировки заряда протона. Протоны без электронов, либо растворенные в растворе, либо в плазме, сильно отличаются от атомов водорода. Поскольку на этом вычисления не заканчиваются, мы можем игнорировать физический абсурд, притворяясь, что электроны не существуют.

Имейте в виду, что метод расчета «молярной массы» может быть выполнен с любым элементом. Тем не менее, три источника ошибок подкрадываются. Во-первых, протоны в атомах водорода не связаны. В других элементах протоны связаны с нейтронами. Протоны, связанные в ядре, имеют меньшую энергию, а следовательно, немного меньшую массу, чем изолированные протоны. Во-вторых, электронное число и ошибка, если их игнорировать, начинает складываться. Учет электронов усложняет задачу. Наконец, более тяжелые элементы являются радиоактивными. Рассмотрим пути распада, наличие изотопов, период полураспада и т. Д. Опять же, расчет все еще возможен, но он становится более сложным, чем это необходимо.

Используйте соотношение заряда / массы. Этот метод измеряет кривизну частиц при входе в калиброванные электрические и магнитные поля. Величина кривизны будет указывать на массу протона по сравнению с массой электрона. Экспериментальная идея аналогична влиянию на движение катящегося шарика. Постоянная механическая сила отвлечет тяжелый арбуз (протон) от прямолинейного движения в небольшой степени. Та же сила значительно отклонит легкий мяч для гольфа (электрон).

подсказки

Метод молярной массы игнорирует массу электрона. Электроны примерно на 1/1837 массивнее протонов, и на один атом водорода приходится только один электрон. Научные обозначения, такие как 1.6737e-24, удобны для очень больших или очень маленьких чисел. В десятичной записи один протон весит 0, 0000000000000000000000016737 г.

Как рассчитать атомную массу

Как рассчитать атомную массу

Каждый элемент периодической таблицы имеет атомную массу — приближение массы одного атома этого элемента. Поскольку атомы настолько малы, определенная единица измерения используется для измерения массы небольших количеств атомов. Очень большие количества атомов необходимы, чтобы равняться очень маленьким единицам, таким как граммы и унции.

Как рассчитать среднюю массу

Как рассчитать среднюю массу

Умение вычислять среднюю массу требуется от студентов по физическим, естественным и общественным наукам, а также по математике. В атомной химии иногда необходимо использовать уравнение средней массы для расчета средней массы группы атомов, состоящей из изотопов.

Как рассчитать плотность, объем и массу

Плотность, масса и объем связаны с определением плотности, которая представляет собой массу, деленную на объем.

Как рассчитать атомную массу

В создании этой статьи участвовала наша опытная команда редакторов и исследователей, которые проверили ее на точность и полноту.

Команда контент-менеджеров wikiHow тщательно следит за работой редакторов, чтобы гарантировать соответствие каждой статьи нашим высоким стандартам качества.

Количество просмотров этой статьи: 130 373.

Атомной массой называется сумма масс всех протонов, нейтронов и электронов, из которых состоит тот или иной атом или молекула. [1] X Источник информации По сравнению с протонами и нейтронами масса электронов очень мала, поэтому она не учитывается в расчетах. [2] X Источник информации Хотя это и некорректно с формальной точки зрения, нередко данный термин используется для обозначения средней атомной массы всех изотопов элемента. На самом деле это относительная атомная масса, называемая также атомным весом элемента. [3] X Источник информации Атомный вес – это среднее значение атомных масс всех изотопов элемента, встречающихся в природе. Химики должны различать эти два типа атомной массы при выполнении своей работы – неправильное значение атомной массы может, к примеру, привести к неправильному результату для выхода продукта реакции.

Как рассчитать атомную массу

Вас могут попросить вычислить атомную массу в химии или физике. Есть несколько способов найти атомную массу. Какой метод вы используете, зависит от предоставленной вам информации. Во-первых, неплохо понять, что именно означает атомная масса.

Что такое атомная масса?

Атомная масса — это сумма масс протонов, нейтронов и электронов в атоме или средняя масса в группе атомов. Однако масса электронов намного меньше массы протонов и нейтронов, поэтому они не учитываются при расчетах. Итак, атомная масса — это сумма масс протонов и нейтронов. Есть три способа найти атомную массу, в зависимости от вашей ситуации. Какой из них использовать, зависит от того, есть ли у вас один атом, естественный образец элемента или просто нужно знать стандартное значение.

3 способа Найти атомную массу

Метод, используемый для определения атомной массы, зависит от того, смотрите ли вы на отдельный атом, на природный образец или образец, содержащий известное соотношение изотопов:

1) Найдите атомную массу в Периодической таблице.

Если это ваше первое знакомство с химией, ваш инструктор попросит вас научиться использовать периодическую таблицу для определения атомной массы (атомной массы) элемента. Этот номер обычно указывается под символом элемента. Найдите десятичное число, которое представляет собой средневзвешенное значение атомных масс всех природных изотопов элемента.

Пример: если вас попросят указать Для определения атомной массы углерода сначала нужно узнать символ элемента C. Найдите C в периодической таблице. Одно число — это номер элемента углерода или атомный номер. Атомный номер увеличивается по мере того, как вы переходите через стол. Это не то значение, которое вам нужно. Атомная масса или атомный вес — это десятичное число. Количество значащих цифр варьируется в зависимости от таблицы, но значение составляет около 12,01.

Это значение на периодическая таблица дается в атомных единицах массы или а.е.м., но для химических расчетов вы обычно записываете атомную массу в граммах на моль или г/моль. Атомная масса углерода составляет 12,01 грамма на моль атомов углерода.

2) Сумма протонов и нейтронов для одного атома

Чтобы вычислить атомную массу отдельного атома элемента, сложите массу протонов и нейтронов.

Пример: найдите атомную массу изотопа углерода, который имеет 7 нейтронов. Из периодической таблицы видно, что углерод имеет атомный номер 6, что соответствует числу протонов. Атомная масса атома равна массе протонов плюс масса нейтронов, 6 + 7 или 13.

3 ) Средневзвешенное значение для всех атомов элемента

Атомная масса элемента — это средневзвешенное значение всех изотопов элемента на основе их естественных избыток. С помощью этих шагов легко вычислить атомную массу элемента.

Обычно в этих задачах вам предоставляется список изотопов с их массой. и их естественное содержание в виде десятичной дроби или процента.

  1. Умножьте массу каждого изотопа на его содержание. Если у вас процентное содержание, разделите ваш ответ на 100.
  2. Сложите эти значения вместе.

ответ — это общая атомная масса или атомный вес элемента.

Пример: вам дан образец, содержащий 98% углерода-12 и 2% углерода-13 . Какова относительная атомная масса элемента?

Сначала преобразуйте проценты в десятичные значения, разделив каждый процент на 100. Образец становится 0,98 углерода-12 и 0,02 углерода-13. (Совет: вы можете проверить свои математические расчеты, убедившись, что сумма десятичных знаков равна 1. 0,98 + 0,02 = 1,00).

Затем умножьте атомную массу каждый изотоп пропорцией элемента в образце:

0,98 x 12 = 11,76
0,02 x 13 = 0,26

Чтобы получить окончательный ответ, сложите их вместе:

11,76 + 0,26 = 12,02 г/моль

Примечание для опытных пользователей: эта атомная масса немного выше, чем значение, указанное в периодической таблице для элемента углерода. Что это вам говорит? Образец, который вам дали для анализа, содержал больше углерода-13, чем в среднем. Вы знаете это, потому что ваша относительная атомная масса выше, чем значение в таблице Менделеева, хотя номер в таблице Менделеева включает более тяжелые изотопы, такие как углерод-14. Также обратите внимание, что числа, указанные в таблице Менделеева, относятся к земной коре/атмосфере и могут иметь мало отношения к ожидаемому соотношению изотопов в мантии, ядре или других мирах.

Со временем вы можете заметить, что значения атомной массы, перечисленные для каждого элемента в периодической таблице, могут немного измениться. Это происходит, когда ученые пересматривают расчетное соотношение изотопов в коре. В современных периодических таблицах иногда указывается диапазон значений, а не одна атомная масса.

Калькулятор атомной массы

Одно из фундаментальных понятий химии — атомная масса элемента, которая используется в практически любых химических расчетах. Умение вычислять атомную массу пригодится в основном школьникам и тем, кто планирует заниматься химией в будущем. Впрочем, формула для расчета атомной массы проста до невозможности.

Определение и формула

Атомная масса — это сумма масс всех протонов, нейтронов и электронов, которые и составляют атом. В сравнении с массами протонов и нейтронов, масса электронов ничтожно мала, поэтому в расчетах электроны не учитывают. Так как масса самих нейтронов и протонов вычисляется бесконечно малыми числами в 27 отрицательной степени, то для удобства вычислений используется относительная атомная масса, которая выражается в безликих атомных единицах.

Атомная единица массы — это относительная величина, равная 1/12 от массы ядра углерода-12, ядро которого имеет в своем составе 6 нейтронов и 6 протонов. Таким образом, формула для определения атомной массы выглядит так:

Масса = количество нейтронов + количество протонов.

По данной формуле рассчитываются атомные массы отдельных изотопов химических элементов. Это значит, что масса урана-238 равно 238 а.е.м, в то же время уран-235 имеет массовое число 235. Данный химических элемент вообще богат на изотопы, поэтому существуют ядра урана с массовыми числами 232, 233, 234, 235, 236 и 238. Несмотря на подобное разнообразие, уран-238 занимает 99% всего урана в природе, поэтому если вычислять среднее значение атомных чисел, то химический элемент уран получает атомный вес, равный 238,029.

Таким образом, важно понимать разницу между атомной массой и средним атомным весом:

  • атомная масса — сумма нейтронов и протонов конкретного изотопа (всегда целое число);
  • атомный вес — среднее арифметическое атомных масс всех изотопов, которые встречаются в природе (обычно дробное число).

Еще пример

Водород — наиболее распространенный элемент во Вселенной. 99% водорода — это протий или водород-1, который содержит всего 1 протон. Также существуют изотопы: дейтерий или водород-2 и тритий или водород-3. Данные изотопы имеют атомные массы 2 и 3 соответственно, однако они крайне редко встречаются в природе, поэтому атомный вес водорода составляет 1,00784.

Нахождение атомной массы

Определить атомное число для выбранного элемента можно при помощи таблицы Менделеева. Номер элемента в таблице всегда совпадает с количеством протонов в ядре. К примеру, упомянутый выше водород имеет первый номер в таблице и в его составе содержится всего 1 протон. Ниже в таблице всегда указан средний атомный вес элемента, который для расчетов требуется округлить до ближайшего целого числа.

Таблица Менделеева изначально отображает всю информацию по количеству протонов и электронов в атоме, а также его атомной массе. Именно поэтому в школьных задачах на определение атомной массы достаточно использовать периодическую таблицу и не вычислять ничего специально.

Обычно на уроках по химии ставится обратная задача: как определить количество нейтронов в конкретном изотопе? В этом случае действует простая формула:

Количество нейтронов = атомная масса – порядковый номер.

К примеру, атом водорода-1 не содержит нейтронов, так как его атомное число равняется также единице. А вот тритий — это уже водород с одним протоном и двумя нейтронами. Тритий — нестабильный изотоп. Он легко распадается на атомы гелия, свободные электроны и антинейтрино, при этом выделяется некоторое количество энергии. Нестабильные изотопы носят название радиоактивных.

Наша программа позволяет рассчитать атомную массу конкретного изотопа, если известно его количество протонов и нейтронов. Для этого достаточно ввести в ячейки соответствующие числа и получить мгновенный результат.

Рассмотрим пример

Определение атомной массы

Рассмотрим кислород — химический элемент, который имеет 8 порядковый номер в периодической таблице Менделеева. Это значит, что кислород в своем ядре имеет 8 протонов, а также 8 электронов на орбитах. Атомная масса, указанная в таблице, составляет 16 а. е. м, для вычисления которой нам не понадобится калькулятор. Из этой информации мы можем определить, что атом кислорода содержит 8 нейтронов. Однако количество нейтронов может легко изменяться в зависимости от внешних условий.

Если кислород потеряет или добавит один нейтрон, мы получим новый изотоп, атомная масса которого изменится. Используя калькулятор, вы можете вычислить массовые числа разных изотопов кислорода, которые, впрочем, в самом своем названии содержат ответ на этот вопрос. В природе существует 3 устойчивых изотопа оксигена: кислород-16, кислород-17 и кислород-18. Последние два имеют в ядре «лишние» нейтроны.

Кроме того, существуют неустойчивые изотопы кислорода, период полураспада которых составляет от нескольких минут до миллионных долей наносекунд.

Заключение

Массовое число — важный параметр любого элемента, при помощи которого рассчитываются молярные массы при проведении химических реакций. Впрочем, массовое число всегда указывается в периодической таблице Менделеева, поэтому наш калькулятор пригодится в основном школьникам, которые еще только начинают изучение удивительной науки химии.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *