تفاوت اصلی بین وزن اتمی و جرم اتمی در این است که وزن اتمی وزن متوسط یک عنصر با توجه به تمام ایزوتوپ‌های آن و فراوانی نسبی آنها است، اما جرم اتمی جرم یک اتم است.
بیشتر مردم از اصطلاحات جرم اتمی و وزن اتمی به جای یکدیگر استفاده می کنند. با این حال، آنها معانی مختلفی دارند و اگر این دو عبارت را یکی در نظر بگیریم، باعث خطای قابل توجهی در محاسبات مواد انبوه می شود.
وزن اتمی چیست؟
وزن اتمی میانگین وزن یک عنصر با توجه به تمام ایزوتوپ های آن و فراوانی نسبی آنها است.اغلب اوقات، عناصر شیمیایی ایزوتوپ دارند. ایزوتوپ ها اشکال مختلف یک عنصر شیمیایی هستند. ایزوتوپ ها دارای تعداد پروتون های یکسانی هستند (که باعث می شود آنها به یک عنصر شیمیایی تعلق داشته باشند) و تعداد نوترون های مختلف در هسته اتم. درصدهای مختلفی از ایزوتوپ های مختلف در طبیعت وجود دارد. هنگام بدست آوردن وزن اتمی یک عنصر شیمیایی، باید جرم اتمی همه ایزوتوپ ها و درصد آنها را در نظر بگیریم. در آنجا می‌توانیم میانگین جرم را با استفاده از جرم اتمی هر ایزوتوپ محاسبه کنیم تا وزن اتمی را بدست آوریم. وزن اتمی که در جدول تناوبی می بینیم با توجه به این پدیده محاسبه می شود.
می توانیم از دو مرحله زیر برای این محاسبه استفاده کنیم؛
- ابتدا، درصدها را با تقسیم آنها بر 100 به مقادیر اعشاری تبدیل کنید.
- بعد، جرم اتمی هر ایزوتوپ را بر این اساس از این مقادیر اعشاری ضرب کنید.
- در آخر، پاسخ ها را با هم جمع کنید تا به پاسخ نهایی برسید.
ویدئو 1: محاسبه وزن اتمی
مثال: فرض کنید 98% ایزوتوپ C-12 و 2% ایزوتوپ C-13 را در طبیعت داریم. اجازه دهید وزن اتمی کربن را با استفاده از جرم اتمی این ایزوتوپ ها محاسبه کنیم.
- تبدیل به مقادیر اعشاری:
- مقدار اعشاری برای درصد C-12 0.98 است (از تقسیم 98 از 100 به دست می آید).
- مقدار اعشاری برای درصد C-13 0.02 است (از تقسیم 2 از 100 به دست می آید).
- ضرب جرم اتمی هر ایزوتوپ از مقادیر اعشاری:
- 12 x 0.98=11.76
- 13 x 0.02=0.26
- جمع پاسخ ها با هم برای دریافت پاسخ نهایی:
76 + 0.26=12.02
در نهایت، می توانیم وزن اتمی عنصر شیمیایی کربن را برابر 12.02 amu (واحد جرم اتمی) بدست آوریم. علاوه بر این، می‌توانیم این اصطلاح را «جرم اتمی نسبی» نام ببریم زیرا میانگینی از جرم اتمی واقعی ایزوتوپ‌ها است.
جرم اتمی چیست؟
اتم ها عمدتاً حاوی پروتون، نوترون و الکترون هستند. جرم اتمی به سادگی جرم یک اتم است. به عبارت دیگر، مجموعه‌ای از جرم‌های همه نوترون‌ها، پروتون‌ها و الکترون‌ها در یک اتم است، به‌ویژه زمانی که اتم در حال حرکت نیست (توده سکون). ما فقط جرم سکون را می گیریم زیرا طبق اصول فیزیک وقتی اتم ها با سرعت بسیار بالایی حرکت می کنند جرم ها افزایش می یابد. با این حال، جرم الکترون ها در مقایسه با جرم پروتون ها و نوترون ها بسیار کوچک است. بنابراین می توان گفت که سهم الکترون ها در یک جرم اتمی کمتر است. از این رو هنگام محاسبه جرم اتمی می توانیم از جرم یک الکترون غافل شویم. مهم‌تر از همه، ایزوتوپ‌های مختلف جرم اتمی متفاوتی دارند، اگرچه به عنصر شیمیایی یکسانی تعلق دارند زیرا تعداد نوترون‌های متفاوتی دارند.
شکل 01: می‌توانیم از جرم پروتون‌ها، نوترون‌ها و الکترون‌های یک اتم برای محاسبه جرم اتمی استفاده کنیم
علاوه بر این، جرم اتم ها بسیار کوچک است، بنابراین ما نمی توانیم آنها را در واحدهای جرم معمولی مانند گرم یا کیلوگرم بیان کنیم. برای اهداف خود، ما از واحد دیگری به نام واحد جرم اتمی (amu) برای اندازه گیری جرم اتمی استفاده می کنیم. به طور مشابه، 1 واحد جرم اتمی یک دوازدهم جرم ایزوتوپ C-12 است. وقتی جرم یک اتم را از جرم یک دوازدهم جرم ایزوتوپ C-12 تقسیم می کنیم، می توانیم جرم نسبی آن را بدست آوریم. با این حال، در کاربرد عمومی وقتی می گوییم جرم اتمی نسبی یک عنصر، منظور وزن اتمی آنهاست (زیرا با در نظر گرفتن تمام ایزوتوپ ها آن را محاسبه می کنیم).
تفاوت بین وزن اتمی و جرم اتمی چیست؟
بیشتر اوقات ما از اصطلاحات وزن اتمی و جرم اتمی یکسان استفاده می کنیم.با این حال، این دو اصطلاح عمدتاً بر اساس تعریف با یکدیگر تفاوت دارند. بنابراین، بر اساس تعریف، تفاوت اصلی بین وزن اتمی و جرم اتمی این است که وزن اتمی میانگین وزن یک عنصر با توجه به تمام ایزوتوپ های آن و فراوانی نسبی آنها است در حالی که جرم اتمی جرم یک اتم است..
علاوه بر این، با در نظر گرفتن نحوه محاسبه هر مقدار، می توانیم تفاوت مهم دیگری بین وزن اتمی و جرم اتمی شناسایی کنیم. ما باید وزن اتمی را با استفاده از درصد فراوانی همه ایزوتوپ‌های یک عنصر شیمیایی در طبیعت محاسبه کنیم، در حالی که می‌توانیم جرم اتمی را به سادگی با جمع کردن جرم پروتون‌ها، نوترون‌ها و الکترون‌های یک اتم محاسبه کنیم.
خلاصه - وزن اتمی در مقابل جرم اتمی
وزن اتمی و جرم اتمی دو عبارت مهمی هستند که اغلب در محاسبات شیمیایی استفاده می کنیم. تفاوت اصلی بین وزن اتمی و جرم اتمی در این است که وزن اتمی میانگین وزن یک عنصر با توجه به تمام ایزوتوپ های آن و فراوانی نسبی آنها است در حالی که جرم اتمی جرم یک اتم است.
