Masa atomică medie

[Instructorul] Ce mi-a părut întotdeauna absolut uimitor despre chimie, este că e un domeniu al științei pe care noi, oamenii, l-am dezvoltat pentru a înțelege ce se întâmplă la o scară extrem de mică. În special, o să ne gândim la nivelul atomic și chiar la cel subatomic. Astfel, privind lucrurile la această scară începem să înțelegem universul în care trăim, dimensiunea în care trăim, și putem chiar face preziceri despre ce se va întâmpla, precum și să facem lucruri folositoare omenirii. Deci, dacă o să operăm la așa dimensiuni mici și în câteva secunde urmează să apreciem cât de mici sunt aceste dimensiuni o să trebuiască să ne folosim de niște unități de măsură. În acest video o să ne axăm pe masă, Cum măsurăm masa la așa dimensiuni mici? Pentru a face aceasta, comunitatea de chimiști a folosit pe parcursul istoriei noțiunea de unitate atomică de masă. O să notez aici, unitate atomică de masă, și istoric o notăm - UAM. Și mai recent, versiunea mai modernă a acestei noțiuni este unitatea de masă atomică unificată pe care o notăm U, în loc de UAM. Dar cum unitatea de masă atomică unificată se leagă cu unitățile de masă pe care le putem utiliza la o scară mai largă precum grame sau kilograme. Unitatea de masă atomică unificată este definită ca 1,660540 înmulțit cu 10 la puterea -27 kilograme. Când vedem așa un număr putem avea câteva reacții. Prima dintre ele, de altfel una rațională, este că wow, 10 la puterea -27 este un număr extrem de mic Pentru a vă convinge de asta, ați putea scrie numărul ca zero virgulă și apoi 26 de zerouri. și apoi unu șase șase zero cinci patru zero. Deci un număr foarte, foarte, foarte mic, inimaginabil de mic. Putem doar încerca să facem o abstracție a sa, utilizând matematica. Un alt lucru la care v-ați putea gândi e că acest număr pare arbitrar 1,660540, de ce l-au definit anume așa? Iar răspunsul la întrebarea voastră este că această definiție face lucrurile mult mai compacte când ne gândim la masa unui atom, sau a componentelor unui atom, ca protonul sau neutronul. Vorbind estimativ, masa unui proton este aproximativ o unitate de masă atomică unificată. Masa unui neutron este aproximativ o unitate de masă atomică unificată Aparent, masa unui proton este un pic mai mult de unu, este aproximativ 1,007 unități atomice de masă, dar e aproximativ unu. Și masa neutronului, de fapt, e un pic mai mare decât masa unui proton e aproximativ 1,008 unități de masă atomice unificate. În contrast, masa unui electron este cu mult mai mică decât a celor două, este aproximativ 1/2000 din masa unui proton, sau a unui neutron. Vă puteți imagina astfel un atom compus din protoni, din electroni și de obicei și din neutroni, masa atomului o să fie în mare parte compusă din protoni și neutroni, localizați în nucleu. Deci, dacă știm numărul de protoni și de neutroni în nucleu, o să știm aproximativ masa lui atomică. Și puteți vedea acest lucru indicat într-un tabel periodic al elementelor, pe care îl avem aici. Urmează să studiem tabelul periodic al elementelor mai aprofundat în următoarele videouri. Dar puteți observa câteva elemente interesante. Mai întâi, avem abreviațiile unui element, H reprezintă hidrogen. Numărul de deasupra simbolului reprezintă numărul lui atomic și el ne spune câți protoni are atomul. Iar un element este definit de numărul de protoni. Deci, orice atom care are exact un proton în nucleul său este, prin definiție, hidrogen. Orice atom care are exact 20 de protoni în nucleul său, este prin definiție, calciu. Orice atom care are exact 36 de protoni în nucleul său este, prin definiție, kripton. Dar cu cât presupuneți că este egală masa unui atom de hidrogen? Puneți acest video pe pauză și gândiți-vă la asta. Noi știm că toți atomii de hidrogen au, prin definiție, un proton, dar, aparent, există diferite versiuni ale hidrogenului care au un număr diferit de neutroni în nucleu. Majoritatea atomilor de hidrogen din univers au, de fapt, zero neutroni. Sunt versiuni care au unul, sau doi neutroni, dar 99,98 % din hidrogenul din univers are un proton, zero neutroni și dacă e un atom neutru de hidrogen atunci are un electron. Diferitele versiuni ale unui element sunt numite izotopi. Iar diferiți izotopi, au același număr de protoni deoarece sunt ai aceluiași element, dar au un număr diferit de neutroni. Deci, dacă aceasta este forma cea mai întâlnită de hidrogen Cum credeți, cu cât este egală masa sa? Masa sa este egală cu masa unui proton, plus masa unui electron, iar aceasta este aproximativ egală cu masa unui proton, deoarece masa unui proton este cu mult mai mare decât masa unui electron. Deci v-ați putea aștepta ca masa sa să fie aproximativ o unitate de masă atomică unificată Dar, dacă privim mai atent, masa unui proton și a unui electron însumate dau de fapt un număr mai aproape de 1,008. Și puteți vedea acest număr în căsuța atomului de hidrogen. Acest număr, deși este aproximativ egal cu masa versiunii de hidrogen pe care numai ce am descris-o, este, de fapt, o medie aritmetică ponderată a diferitor versiuni ale hidrogenului. Numărul este mai aproape de versiunea descrisă deoarece anume în această versiune se găsește majoritatea hidrogenului din jurul nostru. Dacă spre exemplu avem două versiuni ale unui element, un element ipotetic, și presupunem că 80% din elementul pe care îl vedem este versiunea numărul unu și versiunea unu are o masă să presupunem de 5 unități atomice de masă iar versiunea a doua e 20% din elementul pe care-l observăm și are o masă de șase unități atomice de masă. Obținem o medie aritmetică ponderată de 5,2 unități atomice de masă unificată. Iată așa, de fapt, se calculează aceste numere. Ele nu sunt masa unei versiuni anume a acestui element, ci sunt o valoare medie a diferitor izotopi, de diferite tipuri. Acest număr, pe care-l găsim în tabelul periodic se numește masa atomică medie, masă, masă atomică medie. În cărțile mai vechi de chimie, spre exemplu când eu am învățat pentru prima dată chimia, acest număr se numea greutate atomică. Eu mereu m-am revoltat împotriva acestui fapt pentru că el reprezintă masa, nu greutatea. Dacă nu știți diferența dintre cele două o s-o aflați mai târziu, și el reprezintă anume masa atomică medie. O să vă mai dau un detaliu care o să vă prindă bine. Câteodată o să auziți noțiunea de de masă atomică relativă. De fapt, acest tabel periodic al elementelor deoarece nu avem un U scris după fiecare dintre aceste numere, ele sunt în esență adimensionale, deci reprezintă masa atomică relativă. Ele spun, spre exemplu, că în medie, masa unui atom de carbon o să fie aproximativ de 12 ori mai mare, decât masa atomului de hidrogen, în medie. Dacă ar fi fost prezente unitățile de măsură atunci acest număr ar reprezenta cu adevărat masa atomică medie. Dar pentru scopurile noastre, pe măsură ce avansăm în chimie, privind aceste numere, puteți spune că dacă oxigenul are o masă atomică relativă de 16, masa sa atomică medie o să fie egală cu 16 unități de masă atomice unificate. Și o să vedem în viitor că înțelegerea conceptului de masă atomică medie o să fie extrem de folositoare.