1. Isotopisk överflöd:Grundämnen existerar som olika isotoper, med variationer i antalet neutroner i deras atomkärnor. Varje isotop har en specifik massa associerad med sig. För att bestämma molmassan måste vi ta hänsyn till den isotopiska sammansättningen och den relativa förekomsten av elementet.
2. Masspektrometri:Denna analytiska teknik spelar en avgörande roll för att bestämma den isotopiska sammansättningen av ett element. Masspektrometri separerar joner baserat på deras massa-till-laddning-förhållande, vilket möjliggör identifiering och kvantifiering av olika isotoper. Genom att mäta massorna och den relativa intensiteten av isotoptoppar kan forskare beräkna elementets genomsnittliga atommassa.
3. Avogadros tal:Avogadros tal (Nₐ) representerar antalet partiklar (atomer, molekyler eller joner) som finns i en mol av ett ämne. Den har ett fast värde på cirka 6,02214076 × 10^23 partiklar per mol.
4. Molar massaberäkning:När den genomsnittliga atommassan har bestämts kan molmassan beräknas genom att multiplicera den genomsnittliga atommassan med Avogadros tal. Detta ger massan av 1 mol av grundämnet i gram.
Om vi till exempel betraktar kol som ett grundämne:
- Kol har tre naturligt förekommande isotoper:kol-12 (¹²C), kol-13 (¹³C) och kol-14 (¹⁴C).
- Med hjälp av masspektrometri bestäms isotopabundanserna:¹²C ~ 98,93%, ¹³C ~ 1,07% och ¹⁴C ~ spårmängder.
- Den genomsnittliga atommassan av kol beräknas baserat på de isotopiska mängderna och deras respektive massor:
Atommassa =(98,93% × 12,0000 amu) + (1,07% × 13,0034 amu) + (spår% × 14,0032 amu) ≈ 12,011 amu
- Multiplicera den genomsnittliga atommassan med Avogadros tal (6,02214076 × 10^23 partiklar/mol) ger molmassan:
Molmassa =12,011 amu/atom × 6,02214076 × 10^23 atomer/mol ≈ 12,011 g/mol
Därför är massan av 1 mol kol ungefär 12,011 gram.
Denna process kan tillämpas för att bestämma molmassan för något element, med tanke på dess isotopsammansättning och med hjälp av exakta tekniker som masspektrometri. Molar massa är en grundläggande egenskap som används i olika kemiska beräkningar, inklusive stökiometri och bestämning av mängden ämne i kemiska reaktioner.
