۲۰ امتحان نهایی / مهارت شیمی
جرم، فراوانی، میانگین وزنی

جرم اتمی میانگین؛
هر جرم را در سهم خودش ضرب کن

عدد جدول تناوبی میانگین سادهٔ جرم ایزوتوپ‌ها نیست. جرم هر ایزوتوپ را در فراوانی کسری همان ایزوتوپ ضرب کن، حاصل‌ها را جمع بزن و نتیجه را با بازهٔ جرم‌ها کنترل کن.

Σmf

ایزوتوپ را از یون جدا کن

ایزوتوپ‌های یک عنصر عدد اتمی یکسان و تعداد نوترون متفاوت دارند؛ یون‌ها در تعداد الکترون تفاوت دارند. تغییر بار یون به‌تنهایی ایزوتوپ تازه نمی‌سازد. A، Z و بار را در ستون‌های جدا بنویس.

جدول محاسبه

ایزوتوپ | جرم | فراوانی درصدی | فراوانی کسری | جرم × فراوانی

تعداد نوترون را از A−Z پیدا کن

برای هر ایزوتوپ، عدد جرمی A مجموع پروتون و نوترون است و Z تعداد پروتون‌ها را نشان می‌دهد. تعداد نوترون برابر A−Z است. جرم ایزوتوپی داده‌شده را با تعداد نوترون یکی نگیر.

درصد را پیش از ضرب به کسر تبدیل کن

فراوانی ۲۵ درصد یعنی ۰٫۲۵ از کل نمونه. اگر درصد را مستقیم در جرم ضرب کنی، جواب صد برابر می‌شود. جمع فراوانی‌های کسری باید ۱ و جمع درصدها باید ۱۰۰ باشد.

میانگین وزنی را ردیف‌به‌ردیف بساز

برای هر ایزوتوپ حاصل جرم در فراوانی کسری را حساب کن؛ سپس حاصل‌ها را جمع بزن. میانگین حسابی ساده فقط وقتی درست است که فراوانی‌ها برابر باشند.

نمونهٔ دو ایزوتوپی

عنصری دو ایزوتوپ با جرم‌های ۱۰ و ۱۲ و فراوانی‌های ۷۵ و ۲۵ درصد دارد. جرم میانگین برابر 10×0.75 + 12×0.25 یعنی ۱۰٫۵ است و به جرم ایزوتوپ فراوان‌تر نزدیک‌تر قرار می‌گیرد.

فراوانی مجهول را با یک متغیر حل کن

برای دو ایزوتوپ، فراوانی کسری یکی را x و دیگری را 1−x بگیر. معادلهٔ میانگین وزنی را بنویس و پس از حل، x را به درصد تبدیل کن. جواب باید میان صفر و یک باشد.

برای سه ایزوتوپ، جمع فراوانی را معادلهٔ دوم کن

اگر دو فراوانی یا یک جرم و یک فراوانی مجهول است، علاوه بر معادلهٔ جرم میانگین از جمع فراوانی‌ها استفاده کن. تعداد مجهول‌ها و معادله‌های مستقل را پیش از حل بشمار.

بازهٔ جواب یک کنترل قطعی است

جرم اتمی میانگین باید میان کوچک‌ترین و بزرگ‌ترین جرم ایزوتوپی قرار گیرد. همچنین هرچه یک ایزوتوپ فراوان‌تر باشد، میانگین به جرم آن نزدیک‌تر می‌شود. خروج از بازه نشانهٔ خطای درصد یا ضرب است.

عدد جرمی را با جرم میانگین قاطی نکن

عدد جرمی هر هسته عددی مربوط به شمار نوکلئون‌هاست؛ جرم اتمی میانگین یک میانگین وزنی برای مجموعهٔ طبیعی یا نمونهٔ داده‌شده است و می‌تواند اعشاری باشد.

جواب را با جدول دوباره جمع بزن

جمع فراوانی‌ها، واحد جرم و بازهٔ نتیجه را بررسی کن. برای محاسبات مول از مول، جرم و تعداد ذره و برای جلوگیری از خطای عددی از روش حل مسائل شیمی کمک بگیر.