Cara Menghitung Kelimpahan Persen

Isi

• TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Dibaca)
• Apa itu Isotop?
• Elemen Dengan Dua Isotop
• Elemen Dengan Lebih Dari Dua Isotop

Inti atom hanya mengandung proton dan neutron, dan masing-masing memiliki, menurut definisi, massa kira-kira 1 unit massa atom (amu). Berat atom setiap elemen - yang tidak termasuk bobot elektron, yang dianggap dapat diabaikan - karenanya harus menjadi bilangan bulat. Akan tetapi, tabel tabel periodik yang cepat menunjukkan bahwa bobot atom dari sebagian besar unsur mengandung fraksi desimal. Ini karena berat terdaftar dari setiap elemen adalah rata-rata dari semua isotop yang terjadi secara alami dari elemen tersebut. Perhitungan cepat dapat menentukan persentase kelimpahan dari setiap isotop suatu elemen, asalkan Anda tahu berat atom isotop. Karena para ilmuwan telah secara akurat mengukur bobot isotop ini, mereka tahu bobotnya sedikit berbeda dari bilangan integral. Kecuali jika diperlukan tingkat akurasi yang tinggi, Anda dapat mengabaikan perbedaan fraksional yang kecil ini ketika menghitung persentase kelimpahan.

TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Dibaca)

Anda dapat menghitung persentase kelimpahan isotop dalam sampel elemen dengan lebih dari satu isotop selama kelimpahan dua atau lebih sedikit tidak diketahui.

Apa itu Isotop?

Unsur-unsur terdaftar dalam tabel periodik sesuai dengan jumlah proton dalam inti mereka. Nuklei juga mengandung neutron, dan tergantung pada elemennya, mungkin tidak ada, satu, dua, tiga atau lebih neutron dalam nukleus. Hidrogen (H), misalnya, memiliki tiga isotop. Inti dari ¹H tidak lain adalah proton, tetapi inti deuterium (²H) mengandung neutron dan tritium (³H) mengandung dua neutron. Enam isotop kalsium (Ca) muncul di alam, dan untuk timah (Sn), jumlahnya adalah 10. Isotop mungkin tidak stabil, dan beberapa di antaranya radioaktif. Tidak ada unsur yang terjadi setelah Uranium (U), yang berada di urutan ke-92 dalam tabel periodik, memiliki lebih dari satu isotop alami.

Elemen Dengan Dua Isotop

Jika suatu elemen memiliki dua isotop, Anda dapat dengan mudah mengatur persamaan untuk menentukan kelimpahan relatif setiap isotop berdasarkan berat masing-masing isotop (W₁ dan W₂) dan berat elemen (W_e) tercantum dalam tabel periodik. Jika Anda menyatakan banyaknya isotop 1 oleh x, persamaannya adalah:

W₁ • x + W₂ • (1 - x) = W_e

karena bobot kedua isotop harus ditambahkan untuk memberikan bobot elemen. Setelah Anda menemukan (x), kalikan dengan 100 untuk mendapatkan persentase.

Sebagai contoh, nitrogen memiliki dua isotop, ¹⁴N dan ¹⁵N, dan tabel periodik mencantumkan berat atom nitrogen sebagai 14,007. Menyiapkan persamaan dengan data ini, Anda mendapatkan: 14x + 15 (1 - x) = 14.007, dan menyelesaikan untuk (x), Anda menemukan banyaknya ¹⁴N menjadi 0,993, atau 99,3 persen, yang berarti kelimpahan ¹⁵N adalah 0,7 persen.

Elemen Dengan Lebih Dari Dua Isotop

Ketika Anda memiliki sampel unsur yang memiliki lebih dari dua isotop, Anda dapat menemukan kelimpahan dua isotop jika Anda mengetahui kelimpahan isotop lainnya.

Sebagai contoh, pertimbangkan masalah ini:

Berat atom rata-rata oksigen (O) adalah 15,9994 amu. Ini memiliki tiga isotop yang terjadi secara alami, ¹⁶HAI, ¹⁷O dan ¹⁸O, dan 0,037 persen oksigen terdiri dari ¹⁷O. Jika bobot atomnya adalah ¹⁶O = 15,995 amu, ¹⁷O = 16,999 amu dan ¹⁸O = 17,999 amu, berapakah jumlah dua isotop lainnya?

Untuk menemukan jawabannya, ubah persentase menjadi pecahan desimal dan catat bahwa kelimpahan dua isotop lainnya adalah (1 - 0,00037) = 0,99963.

Tetapkan salah satu dari banyak yang tidak diketahui - katakan itu ¹⁶O - menjadi (x). Kelimpahan tidak diketahui lainnya, yaitu ¹⁸O, adalah 0,99963 - x.

(berat atom ¹⁶O) • (kelimpahan fraksional dari ¹⁶O) + (berat atom ¹⁷O) • (kelimpahan fraksional dari ¹⁷O) + (berat atom ¹⁸O) • (kelimpahan fraksional dari ¹⁸O) = 15.9994

(15.995) • (x) + (16.999) • (0.00037) + (17.999) • (0.99963 - x) = 15.9994

15.995x - 17.999x = 15.9994 - (16.999) • (0.00037) - (17.999) (0.99963)

x = 0,9976

Setelah didefinisikan (x) menjadi kelimpahan ¹⁶O, kelimpahan ¹⁸Maka O adalah (0.99963 - x) = (0.99963 - 0.9976) = 0.00203

Kelimpahan dari ketiga isotop adalah:

¹⁶O = 99,76%

¹⁷O = 0,037%

¹⁸O = 0,203%