Chaque élément du tableau périodique possède un nombre unique de protons chargés positivement dans son noyau, mais le nombre de neutrons, qui n'ont pas de charge, peut varier. Atomes d'un élément avec différents nombres de neutrons sont des isotopes de cet élément. Tous sauf 20 éléments ont plus d'un isotope naturel, et certains éléments en ont plusieurs. L'étain (Sn), avec 10 isotopes naturels, est le gagnant dans cette catégorie. Les neutrons ont la même masse que les protons, donc les différents isotopes ont des masses atomiques différentes, et le poids atomique d'un élément listé dans le tableau périodique est une moyenne de chaque isotope multipliée par son abondance.
Poids atomique = Σ ( masse atomique x abondance relative)
Il est possible de calculer mathématiquement les abondances fractionnaires pour les éléments avec deux isotopes basés sur les masses atomiques des isotopes, mais vous avez besoin de techniques de laboratoire pour les éléments avec plus de deux.
Si un élément a deux isotopes, vous pouvez trouver leurs abondances fractionnaires en utilisant les maths. Sinon, vous avez besoin d'un spectromètre de masse.
Calcul des Abondances Relatives de Deux Isotopes
Considérons un élément avec deux isotopes de masses m 1 et m 2. Leurs abondances fractionnaires doivent être égales à 1, donc si l'abondance de la première est x, l'abondance de la seconde est 1 - x. Cela signifie que Poids atomique = m 1x + m 2 (1 - x). Simplifier et résoudre pour x: x = (Atomic poids - m 2) ÷ (m 1 - m 2) La quantité x est l'abondance fractionnaire de l'isotope de masse m 1. h2> Exemple de calcul Le chlore a deux isotopes naturels: 35Cl, avec 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 abondances fractionnaires de chaque isotope? Soit x l'abondance fractionnaire de 35Cl. Selon l'équation ci-dessus, si on laisse la masse de 35Cl être m 1 et celle de 37Cl être m 2, on obtient: x = (35.46 - 36.9659) ÷ (34.9689 - 36.9659) = 0.5911 /1.997 = -1.5059 /-1.997 = 0.756 L'abondance fractionnaire de 35Cl est de 0.756 et celle de 37Cl est de 0.244. < h2> Plus de deux isotopes Les scientifiques déterminent les abondances relatives d'éléments avec plus de deux isotopes en laboratoire en utilisant 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 dirigées à travers un champ magnétique qui les dévie. Les isotopes plus lourds sont plus déviés que les isotopes plus légers. Le spectromètre mesure le rapport masse-charge de chaque isotope qu'il détecte, mesure les nombres de chacun et les affiche sous la forme d'une série de lignes, appelées spectre. Le spectre est comme un graphique à barres qui représente le rapport masse-charge par rapport à l'abondance relative.
