परमाणु द्रव्यमान की गणना करने के 3 तरीके

2024 लेखक: Jason Gerald | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-19 22:12

परमाणु भार एक परमाणु या अणु में सभी प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉनों का योग है। एक इलेक्ट्रॉन का द्रव्यमान इतना छोटा होता है कि इसे अनदेखा किया जा सकता है और इसे ध्यान में नहीं रखा जा सकता है। हालांकि तकनीकी रूप से गलत है, परमाणु द्रव्यमान शब्द का प्रयोग अक्सर किसी तत्व के सभी समस्थानिकों के औसत परमाणु द्रव्यमान के संदर्भ में किया जाता है। यह दूसरी परिभाषा वास्तव में सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान है, जिसे के रूप में भी जाना जाता है परमाण्विक भार तत्व। परमाणु भार एक ही तत्व के प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले समस्थानिकों के औसत द्रव्यमान को ध्यान में रखता है। रसायनज्ञों को अपने काम का मार्गदर्शन करने के लिए इन दो प्रकार के परमाणु द्रव्यमानों के बीच अंतर करना चाहिए - उदाहरण के लिए, एक गलत परमाणु द्रव्यमान मान से प्रयोगात्मक परिणामों की गलत गणना हो सकती है।

कदम

विधि 1 का 3: आवर्त सारणी में परमाणु द्रव्यमान पढ़ना

चरण 1. समझें कि परमाणु द्रव्यमान का प्रतिनिधित्व कैसे करें।

परमाणु द्रव्यमान एक परमाणु या अणु का द्रव्यमान है। परमाणु द्रव्यमान को मानक SI द्रव्यमान इकाइयों - ग्राम, किलोग्राम, आदि में व्यक्त किया जा सकता है। हालाँकि, क्योंकि इन इकाइयों में व्यक्त किए जाने पर परमाणु द्रव्यमान बहुत छोटा होता है, परमाणु द्रव्यमान को अक्सर यौगिक परमाणु द्रव्यमान इकाइयों (आमतौर पर संक्षिप्त u या amu) में व्यक्त किया जाता है। एक परमाणु द्रव्यमान इकाई का मानक मानक कार्बन-12 समस्थानिक के द्रव्यमान का 1/12 है।

परमाणु द्रव्यमान इकाई किसी तत्व या अणु के एक मोल के द्रव्यमान को ग्राम में व्यक्त करती है। यह व्यावहारिक गणनाओं में एक बहुत ही उपयोगी गुण है क्योंकि यह इकाई एक ही प्रकार के परमाणुओं या अणुओं की मात्राओं और मोलों के बीच रूपांतरण को आसान बनाती है।

चरण 2. आवर्त सारणी में परमाणु द्रव्यमान ज्ञात कीजिए।

अधिकांश आवर्त सारणी प्रत्येक तत्व के सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान (परमाणु भार) को सूचीबद्ध करती हैं। यह द्रव्यमान लगभग हमेशा तालिका में तत्व ग्रिड के नीचे एक संख्या के रूप में सूचीबद्ध होता है, एक रासायनिक प्रतीक के नीचे जो एक या दो अक्षर पढ़ता है। इस संख्या को आमतौर पर पूर्ण संख्या के बजाय दशमलव के रूप में दर्शाया जाता है।

ध्यान दें कि आवर्त सारणी में सूचीबद्ध सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान संबंधित तत्वों के औसत मूल्य हैं। रासायनिक तत्वों के अलग-अलग समस्थानिक होते हैं - रासायनिक रूप जिनके परमाणु नाभिक से एक या एक से अधिक न्यूट्रॉन के जोड़ या घटाव के कारण अलग-अलग द्रव्यमान होते हैं। इस प्रकार, आवर्त सारणी में सूचीबद्ध सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान का उपयोग किसी विशेष तत्व के परमाणुओं के औसत मूल्य के रूप में किया जा सकता है, लेकिन नहीं तत्व के एक परमाणु के द्रव्यमान के रूप में।
सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान, जैसे कि आवर्त सारणी में पाए जाने वाले, परमाणुओं और अणुओं के दाढ़ द्रव्यमान की गणना के लिए उपयोग किए जाते हैं। परमाणु द्रव्यमान, जब आवर्त सारणी में एमू में दर्शाया जाता है, तकनीकी रूप से इसकी कोई इकाई नहीं होती है। हालांकि, परमाणु द्रव्यमान को 1 g/mol से गुणा करने पर हमें एक मात्रा मिलती है जिसका उपयोग तत्व के दाढ़ द्रव्यमान के लिए किया जा सकता है - तत्व के परमाणु के एक मोल का द्रव्यमान (ग्राम में)।

चरण 3. समझें कि आवर्त सारणी में मान एक तत्व के लिए औसत परमाणु द्रव्यमान हैं।

जैसा कि पहले ही समझाया गया है, आवर्त सारणी में प्रत्येक तत्व के लिए सूचीबद्ध सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान परमाणु के सभी समस्थानिकों का औसत मूल्य है। यह औसत कई व्यावहारिक गणनाओं के लिए महत्वपूर्ण है - उदाहरण के लिए, कई परमाणुओं से युक्त अणु के दाढ़ द्रव्यमान की गणना करना। हालांकि, व्यक्तिगत परमाणुओं के साथ काम करते समय, यह संख्या कभी-कभी पर्याप्त नहीं होती है।

आवर्त सारणी में मान किसी एकल परमाणु द्रव्यमान के लिए सटीक मान नहीं है क्योंकि यह कई अलग-अलग प्रकार के समस्थानिकों का औसत है।
अलग-अलग परमाणुओं के परमाणु द्रव्यमान की गणना एक परमाणु में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की सटीक संख्या को ध्यान में रखकर की जानी चाहिए।

विधि 2 का 3: व्यक्तिगत परमाणुओं के लिए परमाणु द्रव्यमान की गणना

चरण 1. तत्व या समस्थानिक का परमाणु क्रमांक ज्ञात कीजिए।

परमाणु क्रमांक एक तत्व में प्रोटॉन की संख्या है और इसकी कोई भिन्न संख्या नहीं होती है। उदाहरण के लिए, सभी हाइड्रोजन परमाणुओं और केवल हाइड्रोजन परमाणुओं में एक प्रोटॉन होता है। सोडियम की परमाणु संख्या 11 है क्योंकि इसके नाभिक में ग्यारह प्रोटॉन होते हैं, जबकि ऑक्सीजन की परमाणु संख्या 8 होती है क्योंकि इसके नाभिक में आठ प्रोटॉन होते हैं। आप आवर्त सारणी में किसी भी तत्व की परमाणु संख्या पा सकते हैं - लगभग किसी भी मानक आवर्त सारणी में। परमाणु संख्या रासायनिक प्रतीक के ऊपर की संख्या है जो एक या दो अक्षरों को पढ़ती है। यह संख्या हमेशा एक धनात्मक पूर्णांक होती है।

मान लीजिए हम कार्बन परमाणुओं के साथ काम कर रहे हैं। कार्बन में हमेशा छह प्रोटॉन होते हैं। तो, हम जानते हैं कि इसकी परमाणु संख्या 6 है। हम आवर्त सारणी में यह भी देखते हैं कि कार्बन (C) के बॉक्स में सबसे ऊपर "6" नंबर है, जो दर्शाता है कि कार्बन की परमाणु संख्या छह है।
ध्यान दें कि किसी तत्व की परमाणु संख्या का उसके सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान पर कोई सीधा प्रभाव नहीं पड़ता है जैसा कि आवर्त सारणी में लिखा गया है। हालांकि ऐसा लगता है कि परमाणु का परमाणु द्रव्यमान इसकी परमाणु संख्या से दोगुना है (विशेषकर आवर्त सारणी के शीर्ष पर तत्वों के बीच), परमाणु द्रव्यमान की गणना कभी भी किसी तत्व की परमाणु संख्या को दो से गुणा करके नहीं की जाती है।

चरण 2. नाभिक में न्यूट्रॉनों की संख्या ज्ञात कीजिए।

किसी विशेष तत्व के परमाणुओं के लिए न्यूट्रॉन की संख्या भिन्न हो सकती है। यद्यपि समान संख्या में प्रोटॉन और विभिन्न संख्या में न्यूट्रॉन वाले दो परमाणु एक ही तत्व हैं, वे तत्व के विभिन्न समस्थानिक हैं। एक तत्व में प्रोटॉन की संख्या के विपरीत जो कभी नहीं बदलता है, किसी दिए गए तत्व के परमाणुओं में न्यूट्रॉन की संख्या भिन्न हो सकती है, इसलिए तत्व के औसत परमाणु द्रव्यमान को दो पूर्ण संख्याओं के बीच दशमलव मान के रूप में दर्शाया जाना चाहिए।

किसी तत्व के समस्थानिक का निर्धारण करके न्यूट्रॉन की संख्या निर्धारित की जा सकती है। उदाहरण के लिए, कार्बन-14 कार्बन-12 का प्राकृतिक रूप से पाया जाने वाला रेडियोधर्मी समस्थानिक है। आप अक्सर देखेंगे कि आइसोटोप तत्व प्रतीक से पहले शीर्ष (सुपरस्क्रिप्ट) पर एक छोटी संख्या निर्दिष्ट करते हैं: ¹⁴C. न्यूट्रॉन की संख्या की गणना प्रोटॉनों की संख्या को समस्थानिकों की संख्या से घटाकर की जाती है: 14 - 6 = 8 न्यूट्रॉन।
मान लीजिए कि जिस कार्बन परमाणु के साथ हम काम कर रहे हैं, उसमें छह न्यूट्रॉन हैं (¹²सी)। यह कार्बन का सबसे आम समस्थानिक है, जो सभी कार्बन परमाणुओं का लगभग 99% बनाता है। हालाँकि, लगभग 1% कार्बन परमाणुओं में 7 न्यूट्रॉन होते हैं (¹³सी)। अन्य प्रकार के कार्बन परमाणु, जिनमें 6 या 7 से अधिक न्यूट्रॉन होते हैं, संख्या में बहुत कम होते हैं।

चरण 3. प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की संख्या को जोड़ें।

यह परमाणु का परमाणु द्रव्यमान है। नाभिक की परिक्रमा करने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या के बारे में चिंता न करें - संयुक्त द्रव्यमान इतना छोटा है कि अधिकांश व्यावहारिक मामलों में यह द्रव्यमान वास्तव में आपके उत्तर को प्रभावित नहीं करेगा।

हमारे कार्बन परमाणु में 6 प्रोटॉन + 6 न्यूट्रॉन = 12 हैं। इस विशेष कार्बन परमाणु का परमाणु द्रव्यमान 12 है। हालाँकि, यदि परमाणु कार्बन -13 का एक समस्थानिक है, तो हम जानते हैं कि परमाणु में 6 प्रोटॉन + 7 न्यूट्रॉन = परमाणु भार है। 13 का।
कार्बन-13 का वास्तविक परमाणु भार 13,003355 है, और यह भार अधिक सटीक है क्योंकि यह प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित किया गया था।
परमाणु द्रव्यमान किसी तत्व के समस्थानिकों की संख्या के लगभग बराबर होता है। बुनियादी गणना उद्देश्यों के लिए, समस्थानिकों की संख्या परमाणु द्रव्यमान के बराबर होती है। जब प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित किया जाता है, तो इलेक्ट्रॉनों के बहुत कम द्रव्यमान योगदान के कारण परमाणु द्रव्यमान समस्थानिकों की संख्या से थोड़ा अधिक होता है।

विधि 3 का 3: किसी तत्व के सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान (परमाणु भार) की गणना करना

चरण 1. नमूने में मौजूद समस्थानिकों का निर्धारण करें।

केमिस्ट अक्सर मास स्पेक्ट्रोमीटर नामक एक विशेष उपकरण का उपयोग करके नमूने में सापेक्ष समस्थानिक अनुपात निर्धारित करते हैं। हालाँकि, छात्रों और कॉलेज के छात्रों के लिए रसायन विज्ञान के पाठों में, यह जानकारी आपको अक्सर स्कूल परीक्षणों आदि में ग्रेड के रूप में दी जाती है, जो वैज्ञानिक साहित्य में निर्धारित की गई हैं।

हमारे उद्देश्यों के लिए, मान लें कि हम आइसोटोप कार्बन-12 और कार्बन-13 के साथ काम कर रहे हैं।

चरण 2. नमूने में प्रत्येक समस्थानिक के सापेक्ष बहुतायत का निर्धारण करें।

किसी दिए गए तत्व में, विभिन्न समस्थानिक अलग-अलग अनुपात में होते हैं। इस अनुपात को लगभग हमेशा प्रतिशत के रूप में दर्शाया जाता है। कुछ समस्थानिकों में बहुत सामान्य अनुपात होते हैं, जबकि अन्य अत्यंत दुर्लभ होते हैं - कभी-कभी, इतने दुर्लभ होते हैं कि इन अनुपातों का पता लगाना मुश्किल होता है। यह जानकारी मास स्पेक्ट्रोमेट्री या संदर्भ पुस्तकों से निर्धारित की जा सकती है।

मान लीजिए कार्बन-12 की प्रचुरता 99% है और कार्बन-13 की प्रचुरता 1% है। अन्य कार्बन समस्थानिक मौजूद हैं, लेकिन इतनी कम मात्रा में कि इस उदाहरण की समस्या में उनकी उपेक्षा की जा सकती है।

चरण 3. प्रत्येक समस्थानिक के परमाणु द्रव्यमान को नमूने में उसके अनुपात से गुणा करें।

प्रत्येक समस्थानिक के परमाणु द्रव्यमान को उसके प्रतिशत बहुतायत (दशमलव में लिखा हुआ) से गुणा करें। प्रतिशत को दशमलव में बदलने के लिए, बस प्रतिशत को 100 से विभाजित करें। दशमलव में परिवर्तित किए गए प्रतिशत की संख्या हमेशा 1 होगी।

हमारे नमूने में कार्बन-12 और कार्बन-13 शामिल हैं। यदि कार्बन-12 नमूने का 99% बनाता है और कार्बन-13 नमूने का 1% बनाता है, तो 12 (कार्बन-12 का परमाणु द्रव्यमान) को 0.99 से और 13 (कार्बन-13 का परमाणु द्रव्यमान) को 0.01 से गुणा करें।
संदर्भ पुस्तकें आपको किसी तत्व के समस्थानिक की सभी ज्ञात मात्राओं के आधार पर प्रतिशत अनुपात प्रदान करेंगी। अधिकांश रसायन शास्त्र पाठ्यपुस्तकों में यह जानकारी पुस्तक के पीछे एक तालिका में शामिल होती है। मास स्पेक्ट्रोमीटर परीक्षण किए जा रहे नमूने के अनुपात को भी निर्धारित कर सकता है।

चरण 4. परिणाम जोड़ें।

पिछले चरण में आपके द्वारा किए गए गुणन परिणामों को जोड़ें। इस योग का परिणाम आपके तत्व का सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान है - आपके तत्व के समस्थानिकों के परमाणु द्रव्यमान का औसत। सामान्य रूप से तत्वों पर चर्चा करते समय, और तत्व के विशिष्ट समस्थानिकों की नहीं, इस मान का उपयोग किया जाता है।