Kemiskolan - gratis kurs och test på nätet

Kemiskolans kurs i
allmän kemi

  1. Startsida
  2. Söksida
  3. Inledning
  4. Atomens historia
  5. Atommassa
  6. Elektron-konfiguration
  7. Radioaktivitet
  8. Kemiska ämnesformler
  9. Kemiska reaktionsformler
  10. Det periodiska systemet
  11. Substansmängd
  12. Lösningar
  13. Gaser
  14. Massa och molmassa
  15. Kemisk bindning
  16. Termokemi, Hess lag
  17. Entalpiberäkningar
  18. Entropi och fri energi
  19. Syror och baser
  20. Kemisk jämvikt
  21. Övningar med facit

Atommassa

En atoms masstal, som är ett antal, ska inte förväxlas med dess massa som är något man kan väga. Eftersom atomerna är mycket små och lätta har man infört en särskild enhet för deras massa. Massan av en atom mäts i enheten 1 u som är 1,66 · 10-27 kg. Enheten 1 u kallas den universella atommassenheten. De olika atomernas massor finns angivna i atommasstabeller (atomviktstabeller).

Enheten har valts så att protoner och neutroner vardera väger ca 1 u, elektronen väger ca 1/1800 u. Man kan inte beräkna atomens massa genom att bara addera massan av protoner, neutroner och elektroner. Då dessa binds till varandra då atomen bildas kommer mycket energi att avges. Detta sker t ex ständigt i vår sol där heliumatomer bildas. Den avgivna energin, E, motsvarar en massminskning som kan beräknas med Einsteins välkända formel

E = m · c2

där c är ljushastigheten i vacuum.

Vår sammanfattning av atomens uppbyggnad kan nu kompletteras

atom

kärna

protoner med laddning 1+ och massa ca 1u
neutroner med laddning 0 och massa ca 1u

elektroner med laddning 1- och massa ca 1/1800 u

Atommassenheten 1 u är enligt definition 1/12 av massan av en atom 12C. Det betyder att en atom 12C väger exakt 12 u. Atommassan i atomviktstabeller är medelvärdet av massorna av alla ämnets isotoper i dess naturliga blandning t ex för kol 12,01 u eftersom kol i naturen består av en blandning av kolets olika isotoper

Exempel 1. Ange ett ungefärligt värde på atommassan för en atom med masstalet 15.

Lösning

Det finns 15 nukleoner som vardera väger ungefär 1 u. Elektronernas massa är så liten att den försummas. Atomen väger därför ungefär 15 u.


Exempel 2. En atom neptunium Np med atomnummer 93 väger 237,0482 u. Hur många neutroner finns i denna atoms kärna?

Lösning

Om vi antar att det finns 237 nukleoner i atomkärnan så är värdet på atommassan rimligt. Då blir antalet neutroner lika med 237 - 93 = 144.

En atom av ett grundämne kallas ett element. Det vanligaste elementet i universum är väte (90%) följt av helium (7%). I jordskorpan är det vanligaste elementet syre (50,5%) följt av kisel (27,5%), aluminium (7,3%), järn (3,4%) och kalcium (2,8%). Då det är svårt att uppskatta dessa värden är de osäkra. Det vanligaste elementet i vatten är väte följt av syre och så är det även i vår egen kropp där kol hamnar på tredje plats. I jordskorpan förekommer dessa element inte som rena grundämnen utan ingår i olika kemiska föreningar.

Exempel 3. Siffrorna ovan avser atomernas antalsförhållande, antalshalt eller mängdhalt. Om mängdhalten för väte är 90 % betyder detta att av 100 atomer är 90 atomer väteatomer. Eftersom atomerna har olika massa får man andra siffror om man räknar på massförhållandet, masshalten. Använd atommasstabell och beräkna masshalten för grundämnena i jordskorpan.

Lösning

Vi räknar med 1000 atomer i jordskorpan. Av procenttalen följer att

50,5% är syre d v s 0,505 · 1000 = 505 o s v

Vi får

505 är syre, O, som väger 505 · 16,0 u = 8080 u ( 3 värdesiffror i svaret)

275 är kisel, Si, som väger 275 · 28,1 u = 7730 u

73 är aluminium, Al, som väger 73 · 27,0 u = 1970 u

34 är järn, Fe, som väger 34 · 55,8 u = 1900 u

28 är kalcium, Ca, som väger 28 · 40,1 = 1120 u

Eftersom vi inte vet vad de andra atomerna i jordskorpan väger får vi försumma dem. Sammanlagda massan av atomerna ovan blir

8080 u + 7730 u + 1970 u + 1900 u + 1120 u = 20800 u

och deras masshalt blir

8080 / 20800 = 0,388 = 38,8 % för O

7730 / 20800 = 0,372 = 37,2 % för Si

1970 / 20800 = 0,095 = 9,5 % för Al

1900 / 20800 = 0,091 = 9,1 % för Fe

1120 / 20800 = 0,054 = 5,4 % för Ca

Lägg märke till att syre och kisel finns i ungefär samma masshalt men olika mängdhalt. Detsamma gäller för aluminium och järn. Detta beror naturligtvis på att kiselatomerna är mycket tyngre än syreatomerna och att järnatomerna är mycket tyngre än aluminiumatomerna.

banner

Denna sida finns på Kemiskolan på Chemistry for Free (www.chem4free.info)
Ansvarig för Kemiskolan är Christer Svensson.
Fler publikationer av samme författare finns på Chemistry for Free