Cómo calcular la masa atómica – Problemas de masa atómica

La masa atómica es la masa combinada de todos los protones, neutrones y electrones que forman un átomo. Los electrones tienen casi 1/2000 partes de la masa de protones y neutrones, por lo que los electrones generalmente se ignoran en los cálculos que involucran masa atómica. Esto significa que la masa atómica es la suma de las masas de los protones y neutrones en un átomo. Para un solo átomo, este es el número másico, pero para un elemento, es la masa atómica promedio.

La forma más fácil de encontrar la masa atómica es buscarla en una tabla periódica. La masa atómica de cada elemento se expresa en unidades de masa atómica o gramos por mol de átomos. Este valor es la masa atómica promedio del elemento porque los elementos pueden tener más de un isótopo natural.

Ejemplo: Encuentra el elemento cobre (Cu o elemento número 29) en la tabla periódica. La masa atómica aparece como 63,546. Esto significa que la masa promedio de un mol de átomos de cobre es 63,546 gramos. El promedio es importante ya que hay dos isótopos naturales diferentes de cobre: ​​Cobre-63 y Cobre-65. El cobre-65 tiene dos neutrones adicionales que el cobre-63 y, por lo tanto, tiene más masa.

El promedio es importante ya que hay dos isótopos naturales diferentes de cobre: ​​cobre-63 y cobre-65. El cobre-65 tiene dos neutrones adicionales que el cobre-63 y, por lo tanto, tiene más masa. La masa media de cobre tiene en cuenta la abundancia natural de cada isótopo de un elemento. El cobre-63 representa poco menos del 70% de todo el cobre que se encuentra en la naturaleza. El otro 30% es cobre-65. Estas abundancias se utilizan para calcular el valor de masa atómica que se encuentra en la tabla periódica.

Cómo calcular la masa atómica a partir del ejemplo de abundancia natural

Este ejemplo mostrará cómo encontrar la masa atómica promedio de un elemento cuando se le da la abundancia natural de cada uno de los isótopos del elemento.

El magnesio (Mg, elemento 12) tiene tres isótopos naturales: Mg-24, Mg-25 y Mg-26.

El Mg-24 tiene una masa de 23,99 amu y representa el 78,99% de todo el magnesio natural.
El Mg-25 tiene una masa de 24,99 amu y representa el 10,00% del magnesio natural.
El Mg-26 tiene una masa de 25,98 amu y representa el 11,01% final del magnesio natural.

¿Cuál es la masa atómica del magnesio?

Respuesta: La masa atómica del magnesio es el promedio ponderado de cada uno de estos isótopos. Cada una de las abundancias suma el 100%. Tome cada isótopo y multiplíquelo por su porcentaje de abundancia en forma decimal y súmelos todos juntos. Dado que cada una de las abundancias

masa de magnesio = masa Mg-24 ⋅ (0.7899) + masa Mg-25 ⋅ (0.1000) + masa Mg-26 ⋅ (0.1101)
masa de magnesio = (23.99 amu) ⋅ (0.7899) + (24.99 amu) ⋅ (0.1000 ) + (24,99 amu) ⋅ (0,1101)
masa de magnesio = 18,95 amu + 2,50 amu + 2,86 amu
masa de magnesio = 24,31 amu

Este valor concuerda con el valor de 24.305 dado en la tabla periódica.

Cómo calcular la abundancia natural a partir de la masa atómica

Un problema común consiste en encontrar la abundancia natural de isótopos a partir de las masas atómicas de los isótopos y la masa atómica del elemento.

El boro (B, elemento 5) tiene una masa atómica de 10,81 amu y tiene dos isótopos naturales: B-10 y B-11.

B-10 tiene una masa atómica de 10.01 amu y B-11 tiene una masa atómica de 11.01 amu. Encuentra la abundancia natural de cada isótopo.

Respuesta: Configure la ecuación de la misma manera que en el ejemplo anterior.

masa de boro = masa de B-10⋅ (abundancia de B-10) + masa de B-11⋅ (abundancia de B-10)
10.81 = (10.01) ⋅ (abundancia de B-10) + 11.01⋅ (abundancia de B-11)

Ahora nuestro problema es que tenemos demasiadas incógnitas. Dado que estamos trabajando con abundancias porcentuales, sabemos que el total combinado de la abundancia es igual al 100%. En forma decimal, esto significa

1 = (abundancia de B-10) + (abundancia de B-11)

(abundancia de B-10) = 1 – (abundancia de B-11)

Sea X = abundancia de B-11 entonces

(abundancia de B-10) = 1 – X

Reemplaza estos valores en la ecuación anterior

10,81 = (10,01) ⋅ (1 – X) + 11,01 ⋅ (X)

Solución para x

10.81 = 10.01 – 10.01 ⋅ X + 11.01 ⋅ X
10.81 – 10.01 = -10.01 ⋅ X + 11.01 ⋅ X
0.80 = 1 ⋅ X
0.80 = X = abundancia de B-11

1 – X = abundancia de B-10
1 – 0,80 = abundancia de B-10
0,20 = abundancia de B-10

Multiplique ambas respuestas por 100% para obtener el porcentaje de abundancia de cada isótopo.

% de abundancia de B-10 = 0,20 x 100% = 20%

% de abundancia de B-11 = 0,80 x 100% = 80%

Solución: El boro está compuesto por un 20% de B-10 y un 80% de B-11.