Cada elemento na tabela periódica tem um número único de prótons carregados positivamente em seu núcleo, mas o número de nêutrons, que não têm carga, pode variar. Átomos de um elemento com diferentes números de nêutrons são isótopos desse elemento. Todos, exceto 20 elementos, possuem mais de um isótopo natural, e alguns elementos possuem muitos. Estanho (Sn), com 10 isótopos naturais, é o vencedor nesta categoria. Os nêutrons têm a mesma massa que os prótons, portanto, diferentes isótopos têm diferentes massas atômicas, e o peso atômico de um elemento listado na tabela periódica é uma média de cada isótopo multiplicado por sua abundância.

Peso atômico = ∑ ( massa atômica x abundância relativa)

É possível calcular matematicamente abundâncias fracionárias para elementos com dois isótopos baseados nas massas atômicas dos isótopos, mas você precisa de técnicas de laboratório para elementos com mais de dois.

TL; DR (muito longo; não lidos)

Se um elemento tiver dois isótopos, você poderá encontrar suas abundâncias fracionárias usando a matemática. Caso contrário, você precisa de um espectrômetro de massa.

Calculando Abundâncias Relativas de Dois Isótopos

Considere um elemento com dois isótopos de massas m _{1 e m 2. Suas abundâncias fracionárias devem somar a 1 igual, então se a abundância do primeiro é x, a abundância do segundo é 1 - x. Isso significa que}

Peso Atômico = m _{1x + m 2 (1 - x).}

Simplificando e resolvendo para x:

x = (Atômica peso - m _{2) ÷ (m 1 - m 2)}

A quantidade x é a abundância fracionária do isótopo com massa m _{1. h2> Sample Calculation}

O cloro tem dois isótopos que ocorrem naturalmente: ^{35Cl, com uma massa de 34,9689 amu (unidades de massa atómica) e 37Cl, com uma massa de 36,9659 amu. Se o peso atômico do cloro é 35,46 amu, quais são as abundâncias fracionárias de cada isótopo?}

Seja x a abundância fracional de ^{35Cl. De acordo com a equação acima, se deixarmos que a massa de 35Cl seja m _{1 e a de 37Cl seja m 2, obtemos:}}

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

A abundância fracional de ^{35Cl é 0,756 e a de <37> 0,24. < h2> Mais de dois isótopos}

Os cientistas determinam a abundância relativa de elementos com mais de dois isótopos no laboratório usando uma técnica chamada espectrometria de massa. Eles vaporizam uma amostra contendo o elemento e o bombardeiam com elétrons de alta energia. Isso carrega as partículas, que são direcionadas através de um campo magnético que as deflete. Os isótopos mais pesados ​​são desviados mais que os mais leves. O espectrômetro mede a razão massa-carga de cada isótopo que ele detecta, além de medir os números de cada um deles e exibi-los como uma série de linhas, chamadas de espectro. O espectro é como um gráfico de barras que representa a relação massa-carga em relação à abundância relativa.