Cálculo y fórmula de masa atómica promedio

Publicado el 7 noviembre, 2021

Masa atómica promedio

La masa atómica promedio es una medida de la masa promedio ponderada de los átomos que componen un elemento. Por lo general, la masa atómica promedio se ve en las tablas periódicas como un número con decimales. Debido a que todos los átomos que componen un elemento tienen el mismo número de protones pero a veces difieren en su número de neutrones, algunos de los átomos del elemento variarán en masa. Esto da como resultado que el promedio ponderado a veces tenga fracciones de una unidad de masa atómica . Por ejemplo, la masa atómica promedio del flúor puede verse como 18,99 uma en una tabla periódica.

La masa atómica promedio se puede ver en una tabla periódica y normalmente tiene decimales.

¿Cuál es la masa atómica promedio?  Masa atómica media.

Masa atomica

La masa atómica es la medida de la masa total de todas las partículas subatómicas que forman un átomo. Para hacerlo simple, debido a que los protones y los neutrones tienen aproximadamente la misma masa, se los ha designado para pesar 1 unidad de masa atómica (uma). Los protones y neutrones contenidos en el centro o núcleo de un átomo constituyen la mayor parte de la masa del átomo. Tanto los protones como los neutrones son iguales a 1 amu. Debido a que los electrones tienen una masa que es 1/1836 de la masa de un protón, los electrones rara vez se consideran en la masa atómica de un átomo. Por lo tanto, la masa atómica de un átomo es igual al número total de protones y neutrones en el núcleo del átomo. Por ejemplo, el carbono normalmente tiene 6 protones y 6 neutrones en los núcleos de sus átomos y, por lo tanto, la masa atómica de un átomo de carbono es igual a 12 uma.

Isótopos

Los isótopos de hidrógeno. Los isótopos de un elemento difieren en su número de neutrones y, por lo tanto, en sus masas atómicas.

Masa atómica media.  Isótopos.

Los átomos de un elemento dado a veces varían en sus masas atómicas individuales. Esto se debe a que algunos átomos de un elemento dado variarán en su número de neutrones. Por ejemplo, el hidrógeno puede tener átomos con núcleos que contienen 1 protón, 1 protón y 1 neutrón, o 1 protón y 2 neutrones. Los elementos a veces pueden estar formados por isótopos o átomos del mismo elemento que varían en su número de neutrones. Esta diferencia en los núcleos atómicos significa que los isótopos varían en sus masas atómicas. Por ejemplo, el boro normalmente se presenta en forma de dos isótopos: boro-10 y boro-11. El número al final del guión indica la masa de ese átomo de boro. Es decir, el boro-10 tiene 5 protones y 5 neutrones, y el boro-11 tiene 5 protones y 6 neutrones. Con esta información, la masa atómica promedio de boro se puede calcular usando una fórmula.

Además, la masa atómica promedio de un átomo se puede medir usando un espectrómetro de masas.. Se puede colocar una muestra de un elemento en un espectrómetro de masas que vaporizará, ionizará y enviará los átomos individuales alrededor de una cámara rodeada por un electroimán. El electroimán influirá en los isótopos individuales del elemento porque se han separado entre sí mediante vaporización y se les ha dado carga mediante ionización. Debido a que los isótopos tienen diferentes masas, a medida que se envían a través de la cámara doblada, el electroimán desplazará las trayectorias dobladas que toma cada isótopo porque tienen una inercia diferente. Esto es como un camión de reparto masivo que tiene que dar una vuelta amplia en una curva, y un automóvil deportivo más pequeño puede dar una vuelta más pronunciada en una curva. Debido a que cada vehículo tiene una masa diferente, se necesita una cantidad diferente de trabajo o energía para cambiar la dirección de cada vehículo. En un espectrómetro de masas, esto da como resultado corrientes de isótopos que siguen diferentes caminos a través del espectrómetro de masas. Cada flujo de isótopos se recoge al final del dispositivo donde se calculan las masas de los flujos y se puede describir una relación isotrópica en un gráfico.

Esquema de un espectrómetro de masas. Observe los diferentes caminos que toman las corrientes de partículas o isótopos al pasar por la cámara.

Cómo calcular la masa atómica media.  Un espectrómetro de masas.

Fórmula de masa atómica promedio

Para calcular la masa atómica promedio de un elemento, es necesario conocer la proporción de isótopos dentro de la muestra del elemento y las masas atómicas de esos isótopos. La fórmula se puede escribir de la siguiente manera:

Relación de isótopo (masa atómica del isótopo) + relación del segundo isótopo (masa atómica del isótopo) … + cualquier otro isótopo = masa atómica media

Cómo calcular la masa atómica promedio

Usando la fórmula anterior, los científicos calculan la masa atómica promedio de los átomos de un elemento.

Por ejemplo, aproximadamente 4 de cada 5 átomos de boro son boro-11 y 1 de cada 5 son boro-10. Por lo tanto, la masa atómica promedio se puede calcular como tal:

1/5 (10 amu) + 4/5 (10 amu) = 10,8 amu

Además, el elemento carbono está formado por tres isótopos: carbono-12, carbono-13 y carbono-14. Sin embargo, el carbono 14 es un isótopo radiactivo que se desintegra con una vida media de aproximadamente 5.730 años y, por lo tanto, solo se encuentra en cantidades mínimas. Esencialmente, la mayor parte del carbono está formado por átomos de carbono 12 y 13. Sus proporciones normales son típicamente 0.9893 (carbono-12) y 0.0107 (carbono-13). Por lo tanto, la masa atómica promedio de carbono se puede calcular de la siguiente manera:

(0,9893 x 12 uma) + (0,0107 x 13 uma) = 12,011 uma

Resumen de la lección

En general, la masa atómica promedio es un promedio de las masas individuales de los átomos que componen un elemento. La masa atómica mide la suma de la masa total de todas las partículas subatómicas en un átomo. Debido a que los electrones son tan pequeños, solo se usa la masa del núcleo de un átomo para la masa atómica. Los protones y neutrones en el núcleo han sido designados cada uno para ser iguales a 1 unidad de masa atómica (uma) porque sus masas son casi iguales. Todos los átomos de un elemento dado tienen el mismo número de protones, pero diferente número de neutrones. Los átomos que varían en su número de neutrones se denominan isótopos.. Debido a que los isótopos tienen diferentes cantidades de neutrones, también tienen diferentes masas atómicas. Como resultado, la masa atómica promedio de un elemento se puede calcular si se conoce la proporción de isótopos en ese elemento.

Los científicos pueden usar un espectrómetro de masas para determinar la proporción típica de isótopos en una muestra de un elemento. El dispositivo vaporiza, ioniza y envía los isótopos separados y cargados de la muestra a través de una cámara doblada que está influenciada por un electroimán circundante. Debido a que los isótopos difieren en masa e inercia, la influencia electromagnética en cada isótopo varía de modo que la muestra se separa en corrientes de isótopos. A continuación, se recoge y pesa la masa de cada corriente para poder determinar la proporción de cada corriente de isótopos. Si se determina y conoce la proporción de isótopos y las masas atómicas de cada isótopo, se puede utilizar la fórmula de masa atómica promedio para calcular las masas individuales promedio de los átomos o isótopos que componen el elemento.

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