Varje element i den periodiska tabellen har ett unikt antal positivt laddade protoner i sin kärna, men antalet neutroner, som inte har någon laddning, kan variera. Atomer i ett element med olika antal neutroner är isotoper av det elementet. Alla utom 20 element har mer än en naturligt förekommande isotop, och vissa element har många. Tin (Sn), med 10 naturliga isotoper, är vinnaren i denna kategori. Neutroner har samma massa som protoner, så olika isotoper har olika atommassor, och atomvikten för ett element som anges i den periodiska tabellen är ett genomsnitt av varje isotop multiplicerat med dess överflöd.

Atomvikt \u003d ∑ ( atommassa x relativ överflöd)

Det är möjligt att matematiskt beräkna fraktionella överflöd för element med två isotoper baserat på atommassorna i isotoperna, men du behöver laboratorietekniker för element med mer än två.

TL; DR (för lång; läste inte)

Om ett element har två isotoper kan du hitta deras fraktionella mängder med matematik. Annars behöver du en masspektrometer.
Beräkna relativa överflöd av två isotoper

Tänk på ett element med två isotoper av massor m _{1 och m 2. Deras fraktionella mängder måste lägga till lika med 1, så om överflödet av den första är x, är överflödet av den andra 1 - x. Detta betyder}

Atomvikt \u003d m _{1x + m 2 (1 - x).}

Förenkla och lösa för x:

x \u003d (Atomic vikt - m _{2) ÷ (m 1 - m 2)}

Kvantiteten x är den fraktionerade mängden av isotopen med massan m _{1.
Prov Beräkning}

Klor har två naturligt förekommande isotoper: ^{35Cl, med en massa av 34,9689 amu (atommassaenheter) och 37Cl, med en massa av 36,9659 amu. Om klorets atomvikt är 35,46 amu, vad är de fraktionella mängderna av varje isotop?}

Låt x vara det fraktionerade mängden av ^{35Cl. Enligt ekvationen ovan, om vi låter massan av 35Cl vara m _{1 och den för 37Cl vara m 2, får vi:}}

x \u003d (35,46 - 36,9659) ÷ (34,9689 - 36,9659) \u003d 0,5911 /1,997 \u003d -1,5059 /-1,997 \u003d 0,756

Det fraktionerade överflödet av ^{35Cl är 0,756 och det för 37Cl är 0,244.
Mer än två isotoper}

Forskare bestämmer relativa mängder av element med mer än två isotoper i laboratoriet med en teknik som kallas masspektrometri. De förångar ett prov som innehåller elementet och bombarderar det med högenergi-elektroner. Detta laddar partiklarna, vilka är riktade genom ett magnetfält som avleder dem. De tyngre isotoperna avböjs mer än de lättare. Spektrometern mäter massa-till-laddningsförhållandet för varje isotop som detekterar samt mäter antalet på varje och visar dessa som en serie rader, kallad ett spektrum. Spektrumet är som ett stapeldiagram som plottar massa-till-laddnings-förhållande mot relativt överflöd.