سه شنبه 3 اسفند 1395 - 24 جمادي الاول 1438 - 21 فوريه 2017
حال مشخص شد که وزن اتمی در جدول تناوبی برای تعیین نسبت تعداد اتم ها در مقادیر متفاوت و گوناگون عناصر به کار می رود.جرم ها (وزن ها) متوسط جرم اتم متعلق به عنصر را در واحد جرم اتمی amu نشان می دهند...
عکس نویسنده
عکس نویسنده
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

شیمی دان نمونه 3

شیمی دان نمونه 3

 

در مطلب قبل به بحث وزن اتمی و ایزوتوپ ها رسیدیم و چند سوال مطرح شد. حال برای این که آموخته های خود را بیازمایید، با چند سوال دیگر این بحث را شروع می کنیم و راجع به میانگین وزن اتمی بیش تر خواهیم آموخت.

 

سوال 1:

فرض کنید دانشمندان تصمیم می گیرند تا سیستم جدید وزن اتمی را طراحی کنند که در آن یک اتم 12C دیگر 12 amu  وزن ندارد بلکه1.00 amu   است. وزن یک اتم 16O در این سیستم چه قدر خواهد بود؟

 

جواب: 16/12 = 1.33 amu

 

سوال 2:

کربن موجود در طبیعت دارای 99% ایزوتوپ 12C و 1% ایزوتوپ 13C است. اگر 99 اتم 12C و یک اتم 13C داشتید، جرم 99 تا اتم 12C و 1 اتم 13C چه قدر خواهد بود؟

 

الف)  1188 amu و 13 amu

ب) 99 amu  و 1 amu

ج) 1000 amu و 10 amu

 

جواب: گزینه الف صحیح است. 99 اتم 12C دارای جرم 99 x 12.00 = 1188 amu  خواهد بود و جرم یک اتم 13C خواهد بود:

1 x 13 = 13 amu

 

شیمی دان نمونه 3

سوال3:

جرم میانگین 100 اتم موجود در سوال 2 را تعیین کنید.

 

جرم کل این صد اتم :

1188 + 13 = 1201 amu

 

میانگین جرم آن ها خواهد بود:

 

1201 amu/100 اتم =

 12.01 amu ( برای هر اتم)

 

اگر نگاه گذرا به جدول تناوبی داشته باشید، متوجه خواهید شد جرم اتمی کربن 12.01 نوشته شده است. همچنین توجه کنید که برای جرم اتمی، واحدی وجود ندارد. شما در جدول تناوبی متوسط جرم اتمی برای تعداد زیادی ایزوتوپ را مشاهده می کنید.

 

سوال 4:

جرم اتمی آرگون که دارای 3 ایزوتوپ طبیعی 38Ar, 36Ar و 40Ar  است، چقدر است؟ درصد این ایزوتوپ ها در طبیعت به ترتیب 0.34%، 0.07% و 99.58% است.

راهنمایی: بدون استفاده از ماشین حساب می توانید جواب را پیدا کنید و بایستی از متوسط وزنی استفاده کنید.

 

الف) 33.33                                          ب) 38.00                                                            ج) 39.98

 

جواب الف اشتباه است. این گزینه، درصد متوسط را نشان می دهد:

(0.34 + 0.07 + 99.58)/3

 

جواب ب نادرست است زیرا متوسط جرم های سه ایزوتوپ را در حالتی که وزن هر سه مساوی است، نشان می دهد.

 

جواب ج صحیح است. می توانید از درصدهای کم ایزوتوپ هایی با عدد جرمی 36 و 38 این نکته را بفهمید. یعنی جرم باید به عدد 40 خیلی نزدیک باشد. در محاسبه، ایزوتوپ ها بایستی بر اساس درصدشان وزن شوند:

 

0.0034 x 36.00 + 0.0007 x 38.00 + 0.9958 x 40.00 = 39.98

 

سوال 5:

کلر دارای دو ایزوتوپ 35Cl  با جرم 34.97 و 37Cl با جرم 36.95 است. وزن اتمی کلر 35.453 است. درصد هر ایزوتوپ چقدر است؟

 

جواب:

در این سوال وزن اتمی مشخص است و وزن متوسط جرم های دو ایزوتوپ است اما درصد ایزوتوپ ها را نمی دانید. به نظر می رسد دو مجهول دارید. در واقع جمع درصد دو ایزوتوپ باید 100باشد و برای همین اگر درصد 35Cl را x بگیریم، درصد 37Cl خواهد بود: 100 – x

 

اگر درصد ها را برداریم و با اعداد آن ها محاسبات را ادامه دهیم، خواهیم داشت:

 

34.97x + 36.95(1 - x) = 35.453

x = 75.6%

 

توجه کنید که این مسئله نشان دهنده این است که ما نمی توانیم فرض کنیم جرم یک ایزوتوپ می تواند با ضرب کردن تعداد نوکلئون ها در 1.00 به دست بیاید. به این دلیل که جرم پروتون و نوترون دقیقا مساوی با 1.00000 نیست.

 

شیمی دان نمونه 3
 

 

حال دو معنی متفاوت از جرم اتمی داریم:
 

1) جرم اتمی نشان دهنده جرم متوسط اتم یک عنصر با واحد amu است و به طور قراردادی، جرم 12C  دقیقا 12 amu  فرض می شود.

2) جرم اتمی نشان دهنده ترکیب نسبی یک عنصر است.

 

شماره 2 این تعبیر به این معناست که اگر بخواهیم از کربن و اکسیژن، ماده مرکب دی اکسید کربن را بسازیم، باید در ابتدا فرمول این ترکیب را بدانیم: CO2

 

زیر نویس 2 بعد از نماد شیمیایی عنصر، نسبت اتم های موجود در ترکیب را به ما نشان می دهد. در مورد CO2 یعنی دو اتم اکسیژن به ازای یک اتم کربن در این ماده وجود دارند.

 

حال احتیاج به جرم اتمی کربن و اکسیژن داریم: یعنی به ترتیب 12 و 16. اگر فرمول ترکیب CO بود، باید 12 گرم کربن را با 16 گرم اکسیژن ترکیب می کردیم. یا 1.2 گرم کربن را با 1.6 گرم اکسیژن و هر واحد وزنی که دلخواه شماست. اما در مورد CO2 دو اتم اکسیژن نیاز داریم. بنابراین به ازای مصرف 12 گرم کربن باید 2 ×16 = 32 g  اکسیژن استفاده کنیم. اگر 4 گرم کربن در دسترس است، باید 4 × (16/12) × 2 = 10.7 g  اکسیژن مصرف کنیم تا به CO2 دست یابیم.

 

توجه کنید که نسبت جرم اتمی و تعداد اتم های هر عنصر همیشه در محاسبات نقش مهم دارد.

شیمی دان نمونه 3

 

سوال 6:

اگر SO2  شامل 32 گرم گوگرد باشد، چند گرم اکسیژن در این ماده وجود دارد؟

 

الف) 16                ب) 32                                ج) 64

 

گزینه ب درست است. در این ماده دو اتم اکسیژن وجود دارد و وزن اتمی گوگرد 32 است ولی وزن اتمی اکسیژن 16 است. پس اگر 32 گرم گوگرد برای این ماده وجود داشته باشد، 32 گرم اکسیژن مورد نیاز است.

 

سوال 7:

اگر ماده NH3 دارای 6 هیدروژن باشد، چند گرم نیتروژن در آن وجود دارد؟

 

جواب:

نسبت وزن اتمی نیتروژن به هیدروژن، 14 به 1 است. این ترکیب شامل سه اتم هیدروژن برای هر اتم نیتروژن است. 6 گرم از هیدروژن برای 3 اتم هیدروژن است. برای همین هر هیدروژن 2 گرم خود را در ترکیب شرکت می دهد و نیتروژن باید

14 x 2 = 28   گرم شرکت داشته باشد.

 

سوال 8:

چند گرم هیدروژن ، تعداد اتم یکسان با کربن که مقدار آن 12.01 گرم است، دارد؟

 

جواب:

متوسط وزنی اتم هیدروژن به کربن 1.008/12.01  است. برای همین اگر 1.008 گرم هیدروژن داشته باشیم، تعداد یکسان از اتم های کربن با جرم 12.01 خواهیم داشت.

 

حال مشخص شد که وزن اتمی در جدول تناوبی برای تعیین نسبت تعداد اتم ها در مقادیر متفاوت و گوناگون عناصر به کار می رود.جرم ها (وزن ها) متوسط جرم اتم متعلق به عنصر را در واحد جرم اتمی amu نشان می دهند.

 

به ادامه مطلب که "رابطه جرم و مول" است، حتما مراجعه شود.

 


مرکز یادگیری سایت تبیان - تنظیم: آلچالانلو

تلفن : 81200000
پست الکترونیک : public@tebyan.com
آدرس : بلوارکشاورز ، خیابان نادری ، نبش حجت دوست ، پلاک 12

ارتباط با ما

روابط عمومی

درباره ما

نقشه سایت

تعدادبازدیدکنندگان
افراد آنلاین