فيديو السؤال: استخدام الوفرة النسبية للنظائر لحساب الكتلة الذرية النسبية الكيمياء

للسليكون ثلاثة نظائر: السليكون-‪28‬‏، والسليكون-‪29‬‏، والسليكون-‪30‬‏. الوفرة النسبية لها هي ‪92%‬‏، ‪5%‬‏، ‪3%‬‏، على الترتيب. ما الكتلة الذرية النسبية للسليكون، لأقرب منزلة عشرية؟

٠٨:٢٦

‏نسخة الفيديو النصية

للسليكون ثلاثة نظائر: السليكون-28، والسليكون-29، والسليكون-30. الوفرة النسبية لها هي 92 بالمائة، وخمسة بالمائة، وثلاثة بالمائة على الترتيب. ما الكتلة الذرية النسبية للسليكون، لأقرب منزلة عشرية؟

قبل أن نكتب معادلة حساب الكتلة الذرية النسبية للسليكون، دعونا نراجع بعض المصطلحات الأساسية في هذا السؤال. يدور هذا السؤال حول النظائر، وهي ذرات لنفس العنصر تحتوي على نفس عدد البروتونات، ولكن بأعداد مختلفة من النيوترونات. النظائر الثلاثة التي نتعامل معها في هذه المسألة هي السليكون-28، والسليكون-29، والسليكون-30. يشير العدد الذي يلي السليكون إلى العدد الكتلي لهذا النظير، وهو مجموع عدد البروتونات وعدد النيوترونات الموجودة في نواة هذا النظير.

بما أن السليكون هو العنصر رقم 14 في الجدول الدوري، فإننا نعرف أن ذرة كل نظير من هذه النظائر الثلاثة تحتوي على 14 بروتونًا. أما الاختلاف فيكون في عدد النيوترونات الموجودة فيها. وبما أن البروتون والنيوترون يزن كل منهما وحدة كتلة ذرية واحدة، فإن جمع عدد البروتونات وعدد النيوترونات الموجودة في ذرة النظير يعطينا العدد الكتلي للنظير الذي يمكن إيجاده في اسمه. تحتوي ذرات السليكون-28، والسليكون-29، والسليكون-30 على 14 و15 و16 نيوترونًا، على الترتيب.

المصطلح الرئيسي التالي هو الوفرة النسبية للنظائر، وهو يشير إلى العدد النسبي للذرات لكل نظير في عينة من العنصر. وتعني الأعداد في هذه المسألة تحديدًا أنه في عينة من السليكون، 92 بالمائة من الذرات هي السليكون-28، وخمسة بالمائة من الذرات هي السليكون-29، وثلاثة بالمائة من الذرات هي السليكون-30.

يشير المصطلح الرئيسي الأخير، وهو الكتلة الذرية النسبية للعنصر، إلى متوسط كتلة الذرة في عينة من هذا العنصر. وكما ذكرنا من قبل، في عينة العنصر، يكون للنظائر المختلفة وفرات مختلفة، ويكون لذرات هذه النظائر كتل مختلفة.

لكي نحسب الكتلة الذرية النسبية لعنصر ما، علينا كتابة معادلة تحتوي على وفرات النظائر المختلفة وأعدادها الكتلية. تبدو الصيغة بهذا الشكل. الكتلة الذرية النسبية تساوي النسبة المئوية لوفرة النظير واحد في العدد الكتلي للنظير واحد زائد النسبة المئوية لوفرة النظير اثنين في العدد الكتلي للنظير اثنين زائد النسبة المئوية لوفرة النظير ثلاثة في العدد الكتلي للنظير ثلاثة.

لاحظ أن هذه الصيغة العامة مناسبة أيضًا لأي عدد من النظائر المختلفة. في بعض المسائل الأخرى، إذا كان لدينا نظيران فقط على سبيل المثال، فيمكننا ببساطة حذف النسبة المئوية لوفرة النظير ثلاثة وكتلته. وإذا كان هناك أربعة نظائر، فيمكننا ببساطة تضمين النسبة المئوية لوفرة النظير الرابع وكتلته. وما دام مجموع النسبة المئوية لوفرة النظائر المختلفة يساوي 100 بالمائة، يمكننا إضافة أي عدد منها في الصيغة.

يمكننا التعويض بالأعداد في هذه المسألة على هذا النحو: 92 بالمائة في 28 زائد خمسة بالمائة في 29 زائد ثلاثة بالمائة في 30. نحن نعلم أننا نجمع جميع نظائر السليكون؛ لأن مجموع نسبها المئوية يساوي 100 بالمائة. عند إجراء العمليات الحسابية، من المهم أن نتذكر أن ثلاثة بالمائة في صورة عدد عشري تساوي 0.03. من الأخطاء الشائعة أن يكتب الطلاب ثلاثة بالمائة في صورة 0.3 في هذه المرحلة من الحل. لكن هذا هو العدد العشري لـ 30 بالمائة.

إذا جمعنا 25.76 و1.45 و0.9، فسنحصل على 28.11. وبالتقريب لأقرب منزلة عشرية، كما يطلب منا السؤال، تصبح الإجابة النهائية هي 28.1. من المثير للاهتمام أن الكتلة الذرية النسبية ليس لها وحدة قياس. لذا، فالإجابة النهائية هي ببساطة 28.1.

حسنًا، من بين الأعداد الكتلية الثلاثة للنظائر لدينا؛ 28 و29 و30، نلاحظ أن الإجابة النهائية 28.1 هي أقرب إلى 28؛ وهو العدد الكتلي للنظير الأكثر وفرة. من المنطقي أنه بما أننا نريد إيجاد متوسط كتلة الذرة لعينة مكونة من العديد من الذرات، نجد أنه كلما زاد عدد ذرات السليكون-28، اقترب المتوسط من 28. من الممكن أن يكون تذكر هذه المعلومة مهمًّا عند التحقق من إجابتك. إذا كان الناتج النهائي قريبًا من كتلة نظير ذي وفرة نسبية صغيرة، فربما تكون قد ارتكبت خطأ أثناء حل المسألة.

بالإضافة إلى ذلك، لا يمكن أن يكون متوسط كتلة الذرة في العينة أخف من أخف ذرة، أو أثقل من أثقل ذرة. في هذه المسألة، إذا كانت الإجابة أقل من 28، أو أكبر من 30، فمعنى هذا أننا ارتكبنا خطأ. عند التحقق من حل هذه المسألة، علينا التأكد من إقران النسبة المئوية لوفرة النظير مع عدده الكتلي بشكل صحيح، وذلك حتى لا نجد أننا ضربنا نسبة الوفرة لأحد النظائر في العدد الكتلي لنظير مختلف على سبيل المثال.

إذا استخدمنا الآلة الحاسبة للإجابة عن هذا السؤال، فعلينا أيضًا أن نستخدم التمثيل العشري الصحيح للنسب المئوية. على سبيل المثال، التمثيل العشري لثلاثة بالمائة هو0.03. بالإضافة إلى ذلك، الكتلة الذرية النسبية لأي عنصر مدرجة في الجدول الدوري. نلاحظ هنا أن الكتلة الذرية النسبية للسليكون تساوي 28.085. هذا العدد مختلف اختلافًا طفيفًا عن 28.1، أو 28.11 دون تقريب، الذي حسبناه في هذه المسألة. ويرجع هذا الاختلاف إلى حقيقة أننا استخدمنا نسبًا مئوية مقربة لأعداد صحيحة لنعبر عن نسب وفرة النظائر.

بالإضافة إلى ذلك، فقد استخدمنا العدد الكتلي لتبسيط كتلة ذرة كل نظير. إذا استخدمنا أعدادًا أكثر دقة بها منازل عشرية أكثر، فسنجد أن الأعداد الفعلية ستكون أكبر قليلًا أو أقل قليلًا من الأعداد الكلية المذكورة هنا. ونتيجة لذلك، من شأن الإجابة النهائية أن تكون أقرب إلى العدد الموجود في الجدول الدوري. لكن باستخدام الأعداد المقربة التي لدينا هنا، يمكننا القول إن الكتلة الذرية النسبية للسليكون، لأقرب منزلة عشرية، هي 28.1.

تستخدم نجوى ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. معرفة المزيد حول سياسة الخصوصية لدينا.