طرق حساب كتلة الذرة
تُعرف الكتلة الذرية (بالإنجليزية: Atomic Mass) في الذرة أو مجموعة الذرات بأنها مجموع كتل البروتونات والنيوترونات والإلكترونات، ولكن لأن الإلكترونات تمتلك كتلة قليلة جدًا مقارنة بالبروتونات أو النيوترونات، لا يتم أخذ كتلة الإلكترونات في عين الاعتبار عند حساب الكتلة الذرية، وتعتمد الطريقة المستخدمة لإيجاد الكتلة الذرية على ما إذا ما كنت تريد حسابها لذرة واحدة معروفة، أو عينة طبيعية، أو عينة تحتوي على نسبة معروفة من النظائر:[١][٢][٣]
البحث عن الكتلة الذرية في الجدول الدوري
تُكتب الكتل الذرية الخاصة بكل عنصر في الجدول الذري أسفل رمز العنصر، وهي القيمة العشرية التي تمثل المتوسط المرجح للكتل الذرية لجميع النظائر الطبيعية للعنصر.[١]
مثال: إذا طُلب منك إعطاء الكتلة الذرية للكربون، فأنت بحاجة أولاً إلى معرفة رمز عنصر الكربون، وهو C، ابحث عن C في الجدول الدوري، حيث سترى قيمتين رقميتين للعنصر؛ الأول هو العدد الذري للكربون، حيث يزداد العدد الذري كلما اتجهت إلى اليمين عبر الجدول، وهذه ليست القيمة التي نريدها، بل الرقم الآخر وهو الرقم العشري الذي يمثل الكتلة الذرية أو الوزن الذري، الذي يبلغ قيمته حوالي 12.01.[٢]
تُعطى هذه القيمة في الجدول الدوري بوحدات الكتلة الذرية أو amu، ولكن في حسابات الكيمياء، عادةً ما تكتب الكتلة الذرية بدلالة الجرامات لكل مول أو جم / مول، إذ ستكون الكتلة الذرية للكربون 12.01 جرامًا لكل مول من ذرات الكربون.
مجموع البروتونات والنيوترونات لذرة واحدة
لحساب الكتلة الذرية لذرة واحدة من عنصر ما، يتم جمع كتلة البروتونات والنيوترونات.
مثال: أوجد الكتلة الذرية لنظير كربون يحتوي على 7 نيوترونات.[٢]
يمكنك أن ترى من الجدول الدوري أن الكربون يحتوي على عدد ذري 6، وهو يساوي عدد البروتونات، وتُحسب الكتلة الذرية للذرة بحساب كتلة البروتونات مجموعة إلى كتلة النيوترونات، أي 6 + 7، أو 13.
المتوسط المرجح لجميع ذرات العنصر
تتمثل الكتلة الذرية للعنصر بالمتوسط المرجح لجميع نظائر العنصر بناءً على وفرتها الطبيعية، حيث تُعطى عينة تحتوي على نسبة معروفة من النظائر مع كتلتها ووفرتها الطبيعية إما كقيمة عشرية أو نسبة مئوية، ويتم حساب الكتلة الذرية، بضرب كتلة كل نظير في نسبة وفرته في الطبيعة، ثم جمع جميع القيم.[١]
مثال: عينة تحتوي على 98% كربون -12 و2% كربون -13. ما هي الكتلة الذرية النسبية للعنصر؟[٢]
أولاً، قم بتحويل النسب المئوية إلى قيم عشرية بقسمة كل نسبة مئوية على 100، تصبح العينة 0.98 كربون -12 و0.02 كربون -13.
ثانيًا، اضرب الكتلة الذرية لكل نظير في نسبة العنصر في العينة:
0.98 × 12 = 11.76
0.02 × 13 = 0.26
أخيرًا، اجمع ما يلي:
11.76 + 0.26 = 12.02 جم / مول
الكتلة الذرية الناتجة أعلى قليلاً من القيمة الواردة في الجدول الدوري لعنصر الكربون، يخبرنا هذا إن العينة احتوت على كمية من الكربون -13 أكثر من المتوسط، على الرغم من أن رقم الجدول الدوري يتضمن نظائر أثقل، مثل الكربون 14.
تنطبق صحة الأرقام الواردة في الجدول الدوري على قشرة الأرض والغلاف الجوي، وقد يكون لها تأثير ضئيل على النسبة النظيرية المتوقعة في اللب أو في في طبقات أخرى من الأرض، وبمرور الوقت، قد تلاحظ تغيرًا طفيفًا في قيم الكتلة الذرية المدرجة لكل عنصر في الجدول الدوري، إذ يحدث هذا عندما يقوم العلماء بمراجعة نسبة النظائر المقدرة في القشرة الأرضية في الجداول الدورية الحديثة، وفي بعض الأحيان يتم الاستشهاد بمجموعة من القيم بدلاً من كتلة ذرية واحدة.[٢]
المراجع
- ^ أ ب ت "Atomic Mass formula", byjus, Retrieved 6/7/2022. Edited.
- ^ أ ب ت ث ج "How to Calculate Atomic Mass", thoughtco, Retrieved 6/7/2022. Edited.
- ↑ the number of protons,number, from the mass number. "Atomic number, atomic mass, and isotopes", khanacademy, Retrieved 6/7/2022. Edited.
