Contenu
- TL; DR (Trop long; n'a pas lu)
- Calcul des abondances relatives de deux isotopes
- Échantillon de calcul
- Plus que deux isotopes
Chaque élément du tableau périodique a un nombre unique de protons chargés positivement dans son noyau, mais le nombre de neutrons, qui n'ont pas de charge, peut varier. Les atomes d'un élément avec un nombre différent de neutrons sont des isotopes de cet élément. Tous les éléments sauf 20 ont plus d’un isotope naturel et certains en ont de nombreux. L'étain (Sn), avec 10 isotopes naturels, est le gagnant de cette catégorie. Les neutrons ont la même masse que les protons, de sorte que différents isotopes ont des masses atomiques différentes et que le poids atomique d'un élément répertorié dans le tableau périodique correspond à la moyenne de chaque isotope multiplié par son abondance.
Poids atomique = ∑ (masse atomique x abondance relative)
Il est possible de calculer mathématiquement des abondances fractionnaires pour des éléments avec deux isotopes basés sur les masses atomiques des isotopes, mais vous avez besoin de techniques de laboratoire pour des éléments de plus de deux.
TL; DR (Trop long; n'a pas lu)
Si un élément a deux isotopes, vous pouvez trouver leurs abondances fractionnaires en utilisant les mathématiques. Sinon, vous avez besoin d'un spectromètre de masse.
Calcul des abondances relatives de deux isotopes
Considérons un élément avec deux isotopes de masses m1 et M2. Leurs abondances fractionnaires doivent être égales à 1, si l'abondance de la première est x, l'abondance de la seconde est 1 - x. Ça signifie
Poids atomique = m1x + m2(1 fois).
Simplifier et résoudre pour x:
x = (poids atomique - m2) (M1 - m2)
La quantité x est l'abondance fractionnelle de l'isotope de masse m1.
Échantillon de calcul
Le chlore a deux isotopes naturels: 35Cl, d’une masse de 34,9689 amu (unités de masse atomique) et 37Cl, avec une masse de 36,9659 amu. Si le poids atomique du chlore est de 35,46 amu, quelles sont les fractions d'abondance de chaque isotope?
Soit x l'abondance fractionnaire de 35Cl. Selon l'équation ci-dessus, si on laisse la masse de 35Cl soit m1 et celui de 37Cl soit m2, on a:
x = (35,46 - 36,9659) (34,9689 - 36,9659) = 0,5911 / 1,997 = -1,5059 / -1,997 = 0,756
L'abondance fractionnelle de 35Cl est 0,756 et celui de 37Cl est 0.244.
Plus que deux isotopes
Les scientifiques déterminent en laboratoire l'abondance d'éléments contenant plus de deux isotopes à l'aide d'une technique appelée spectrométrie de masse. Ils vaporisent un échantillon contenant l'élément et le bombardent d'électrons de haute énergie. Cela charge les particules, qui sont elles dirigées à travers un champ magnétique qui les dévie. Les isotopes les plus lourds sont déviés davantage que les plus légers. Le spectromètre mesure le rapport masse / charge de chaque isotope qu’il détecte, mesure le nombre de chacun et les affiche sous la forme d’une série de raies, appelée spectre. Le spectre ressemble à un graphique à barres qui représente le rapport masse / charge par rapport à l'abondance relative.