ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างน้ำหนักอะตอมและมวลอะตอมคือน้ำหนักอะตอมคือน้ำหนักเฉลี่ยของธาตุ โดยเทียบกับไอโซโทปทั้งหมดและปริมาณสัมพัทธ์ แต่มวลอะตอมคือมวลของอะตอมเดี่ยว
คนส่วนใหญ่ใช้คำว่ามวลอะตอมและน้ำหนักอะตอมสลับกัน อย่างไรก็ตาม คำเหล่านี้มีความหมายต่างกัน และทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการคำนวณวัสดุจำนวนมากหากเรานำคำสองคำนี้เป็นหนึ่งเดียว
น้ำหนักอะตอมคืออะไร
น้ำหนักอะตอมคือน้ำหนักเฉลี่ยของธาตุ โดยเทียบกับไอโซโทปทั้งหมดและปริมาณสัมพัทธ์ของพวกมันโดยส่วนใหญ่แล้ว องค์ประกอบทางเคมีจะมีไอโซโทป ไอโซโทปเป็นรูปแบบที่แตกต่างกันขององค์ประกอบทางเคมีเดียวกัน ไอโซโทปมีจำนวนโปรตอนเท่ากัน (ซึ่งทำให้เป็นองค์ประกอบทางเคมีเดียวกัน) และจำนวนนิวตรอนในนิวเคลียสของอะตอมต่างกัน มีเปอร์เซ็นต์ที่แตกต่างกันของไอโซโทปที่แตกต่างกันที่เกิดขึ้นในธรรมชาติ เราจำเป็นต้องพิจารณามวลอะตอมของไอโซโทปทั้งหมดและเปอร์เซ็นต์ของมวลอะตอมเมื่อได้น้ำหนักอะตอมขององค์ประกอบทางเคมี ที่นั่น เราสามารถคำนวณมวลเฉลี่ยโดยใช้มวลอะตอมของไอโซโทปแต่ละตัวเพื่อให้ได้น้ำหนักอะตอม น้ำหนักอะตอมที่เราเห็นในตารางธาตุคำนวณตามปรากฏการณ์นี้
เราสามารถใช้สองขั้นตอนต่อไปนี้สำหรับการคำนวณนี้
- ขั้นแรก แปลงเปอร์เซ็นต์เป็นค่าทศนิยมโดยหารด้วย 100
- ถัดไป คูณมวลอะตอมของไอโซโทปแต่ละตัวจากค่าทศนิยมเหล่านี้ตามลำดับ
- สุดท้าย เติมคำตอบด้วยกันเพื่อให้ได้คำตอบสุดท้าย
วิดีโอ 1: การคำนวณน้ำหนักอะตอม
ตัวอย่าง: สมมติว่าเรามีไอโซโทป C-12 98% และไอโซโทป C-13 2% ในธรรมชาติ ให้เราคำนวณน้ำหนักอะตอมของคาร์บอนโดยใช้มวลอะตอมของไอโซโทปเหล่านี้
- การแปลงเป็นค่าทศนิยม:
- ค่าทศนิยมสำหรับเปอร์เซ็นต์ของ C-12 คือ 0.98 (ได้จากการหาร 98 จาก 100)
- ค่าทศนิยมสำหรับเปอร์เซ็นต์ของ C-13 คือ 0.02 (ได้จากการหาร 2 จาก 100)
- การคูณมวลอะตอมของไอโซโทปแต่ละตัวจากค่าทศนิยม:
- 12 x 0.98=11.76
- 13 x 0.02=0.26
- เติมคำตอบด้วยกันเพื่อรับคำตอบสุดท้าย:
76 + 0.26=12.02
ในที่สุด เราก็ได้น้ำหนักอะตอมของธาตุคาร์บอนเป็น 12.02 amu (หน่วยมวลอะตอม) ยิ่งกว่านั้น เราสามารถตั้งชื่อคำนี้ว่า "มวลอะตอมสัมพัทธ์" เพราะมันคือค่าเฉลี่ยมวลอะตอมที่แท้จริงของไอโซโทป
มวลอะตอมคืออะไร
อะตอมส่วนใหญ่ประกอบด้วยโปรตอน นิวตรอนและอิเล็กตรอน มวลอะตอมเป็นเพียงมวลของอะตอม กล่าวคือ เป็นการรวมมวลของนิวตรอน โปรตอน และอิเล็กตรอนทั้งหมดในอะตอมเดียว โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เมื่ออะตอมไม่เคลื่อนที่ (มวลพัก) เราใช้มวลที่เหลือเท่านั้นเพราะตามพื้นฐานของฟิสิกส์เมื่ออะตอมเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงมาก มวลจะเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม มวลของอิเล็กตรอนนั้นน้อยมากเมื่อเทียบกับมวลของโปรตอนและนิวตรอน ดังนั้นเราจึงสามารถพูดได้ว่าการมีส่วนร่วมของอิเล็กตรอนต่อมวลอะตอมนั้นน้อยกว่า ดังนั้นเราจึงสามารถละเลยมวลของอิเล็กตรอนเมื่อคำนวณมวลอะตอม เหนือสิ่งอื่นใด ไอโซโทปที่แตกต่างกันมีมวลอะตอมต่างกันแม้ว่าจะอยู่ในองค์ประกอบทางเคมีเดียวกันเพราะมีจำนวนนิวตรอนต่างกัน
รูปที่ 01: เราสามารถใช้มวลของโปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอนของอะตอมเพื่อคำนวณมวลอะตอมได้
นอกจากนี้ มวลของอะตอมยังเล็กมาก เราจึงไม่สามารถแสดงออกในหน่วยมวลปกติ เช่น กรัมหรือกิโลกรัมได้ สำหรับจุดประสงค์ของเรา เราใช้หน่วยอื่นที่เรียกว่าหน่วยมวลอะตอม (amu) เพื่อวัดมวลอะตอม ในทำนองเดียวกัน 1 หน่วยมวลอะตอมคือหนึ่งในสิบสองของมวลของไอโซโทป C-12 เมื่อเราแบ่งมวลของอะตอมออกจากมวลหนึ่งในสิบสองของมวลของไอโซโทป C-12 เราจะได้มวลสัมพัทธ์ อย่างไรก็ตาม ในการใช้งานทั่วไปเมื่อเราพูดถึงมวลอะตอมสัมพัทธ์ของธาตุ เราหมายถึงน้ำหนักอะตอมของธาตุนั้น (เพราะเราคำนวณโดยพิจารณาจากไอโซโทปทั้งหมด)
น้ำหนักอะตอมและมวลอะตอมต่างกันอย่างไร
ส่วนใหญ่เราใช้คำว่าน้ำหนักอะตอมและมวลอะตอมเหมือนกันอย่างไรก็ตาม ทั้งสองคำนี้แตกต่างกันตามคำจำกัดความเป็นหลัก ดังนั้น ตามคำนิยาม ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างน้ำหนักอะตอมและมวลอะตอมก็คือน้ำหนักอะตอมคือน้ำหนักเฉลี่ยของธาตุ โดยเทียบกับไอโซโทปทั้งหมดและความอุดมสมบูรณ์สัมพัทธ์ ในขณะที่มวลอะตอมคือมวลของอะตอมเดี่ยว.
นอกจากนี้ เราสามารถระบุความแตกต่างที่สำคัญอีกประการระหว่างน้ำหนักอะตอมและมวลอะตอมโดยพิจารณาจากวิธีการคำนวณแต่ละค่า เราควรคำนวณน้ำหนักอะตอมโดยใช้เปอร์เซ็นต์ความอุดมสมบูรณ์ของไอโซโทปทั้งหมดขององค์ประกอบทางเคมีในธรรมชาติ ในขณะที่เราสามารถคำนวณมวลอะตอมได้ง่ายๆ โดยการเพิ่มมวลของโปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอนของอะตอม
สรุป – น้ำหนักอะตอมเทียบกับมวลอะตอม
น้ำหนักอะตอมและมวลอะตอมเป็นคำศัพท์สำคัญสองคำที่เรามักใช้ในการคำนวณทางเคมี ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างน้ำหนักอะตอมและมวลอะตอมคือ น้ำหนักอะตอมคือน้ำหนักเฉลี่ยของธาตุ โดยเทียบกับไอโซโทปทั้งหมดและปริมาณสัมพัทธ์ ในขณะที่มวลอะตอมคือมวลของอะตอมเดี่ยว