مبانی علمی: جرم اتمی میانگین چیست؟
در طبیعت، اکثر عنصرها از مخلوطی از چند ایزوتوپ تشکیل شدهاند. ایزوتوپها اتمهای یک عنصر واحد هستند که تعداد پروتون برابر اما تعداد نوترون (و در نتیجه جرم) متفاوتی دارند. از آنجا که این ایزوتوپها با درصدهای مختلفی در طبیعت یافت میشوند، جرمی که در جدول تناوبی گزارش میشود،جرم اتمی میانگین (Average Atomic Mass)نام دارد. این عدد در واقع میانگین وزنی جرم تمام ایزوتوپهای پایدار آن عنصر است.
فرمول محاسبه دستی
برای محاسبه جرم اتمی میانگین، جرم هر ایزوتوپ را در درصد فراوانی آن ضرب کرده، نتایج را جمع میکنیم و سپس بر ۱۰۰ (مجموع درصدها) تقسیم میکنیم:
مثال کلاسیک: کلر (Chlorine)
عنصر کلر (Cl) در طبیعت دارای دو ایزوتوپ اصلی است: کلر-۳۵ و کلر-۳۷. اطلاعات تجربی نشان میدهد که حدود ۷۵.۷۷٪ از اتمهای کلر جرم ۳۴.۹۷ دارند و ۲۴.۲۳٪ باقیمانده جرمی معادل ۳۶.۹۷ دارند.
محاسبه:
[(34.97 × 75.77) + (36.97 × 24.23)] / 100
= 35.45 amu
به همین دلیل است که در جدول تناوبی، جرم اتمی کلر 35.45 درج شده است، نه 35 یا 37.
خطاهای رایج دانشآموزان
میانگین ساده گرفتن
بزرگترین اشتباه این است که جرمها را جمع کرده و بر تعداد ایزوتوپها تقسیم کنید (مثل معدل مدرسه). جرم اتمی، میانگین وزنی است و درصد فراوانی نقش ضریب را بازی میکند.
اشتباه در عدد جرمی و جرم اتمی
عدد جرمی (A) همیشه عدد صحیح است (مجموع پروتون و نوترون)، اما جرم اتمی ایزوتوپ یک عدد اعشاری دقیق است. در محاسبات دقیق باید از جرم اتمی دقیق استفاده کرد، نه عدد جرمی.