Atom Kütlesi

Atom numarası, bir elementin kimliğini tanımlar ve atom çekirdeğindeki proton sayısını belirtir. Örnek olarak, hidrojen elementinin çekirdeğinde her zaman bir proton bulunur. Helyum elementinin çekirdeğinde ise her zaman iki proton bulunur.

İzotoplar

Aynı elementin atomları çekirdeklerinde farklı sayıda nötron içerdiğinde bu atomlara izotop atamlar denir. Örnek olarak bir veya iki nötron içeren ancak her iki atomun da iki protona sahip olduğu kararlı helyum atomları izotoptur. Farklı tipteki helyum atomları farklı kütlelere (3 veya 4 atomik kütle birimi) sahiptir ve bunlara izotop denir. Herhangi bir izotopun çekirdeğindeki proton ve nötron sayılarının toplamına kütle numarası denir. Bunun nedeni ise, her proton ve her nötronun bir atomik kütle birimi (amu) ağırlığında olmasıdır. Proton ve nötron sayısını toplayıp 1 amu ile çarparak atom kütlesi hesaplanabilir. 

Ortalama Atom Kütlesinin Hesaplanması

Bir elementin ortalama atom kütlesi, izotoplarının kütlelerinin toplamıdır. Her bir izotop doğal bolluğu ile çarpılır.

Ortalama atomik kütle = f ₁ M ₁  + f ₂ M ₂  +… + f _n M _n formülü ile hesaplanır. 

f: İzotopun doğal bolluğunu temsil eden fraksiyondur.

M: İzotopun atom kütlesidir.

Bir elementin ortalama atomik kütlesi genel olarak, periyodik tabloda element sembolünün alt kısmında yer alır. Bir elementin çeşitli izotoplarının doğal bolluğuna ilişkin veriler varsa ortalama atom kütlesini hesaplamak oldukça kolaydır.

• Helyum için, ⁴He’un her milyon izotopu için yaklaşık bir Helyum-3 izotopu vardır bu nedenle, ortalama atomik kütle 4 amu’ya çok yakındır (4.002602 amu).
• Klor, biri 18 nötronlu (%75,77 doğal klor atomu) ve diğeri 20 nötronlu (doğal klor atomu %24,23) olmak üzere iki ana izotoptan oluşur. Atomik klor sayısı 17’dir (çekirdeğinde 17 proton vardır).

Ortalama kütleyi hesaplamak için önce yüzdeler kesirlere çevrilir (100’e bölünür). Ardından kütle numaraları hesaplanır. 18 nötronlu klor izotopu 0.7577 bolluğa ve 35 amu’luk kütle sayısına sahiptir. Ortalama atom kütlesini hesaplamak için fraksiyon her izotop için kütle numarası ile çarpılır, ardından bunlar toplanır. 

Ortalama atomik klor kütlesi = (0.7577 35 amu) + (0.2423 37 amu) = 35.48 amu olarak bulunur.

ÖNEMLİ NOT: Elementler veya bileşikler (element kombinasyonları) içeren kütle hesaplamaları yapıldığında her zaman ortalama atomik kütleler kullanılır.

Kimyadaki İsmi	Fiziksel Anlam	Sembol	Birim
Atom kütlesi	Mikroskobik ölçekte kütle	m,ma	Da, u, kg, g
Moleküler kütle	Bir molekülün kütlesi	m	Da, u, kg, g
İzotopik kütle	Belirli bir izotopun kütlesi		Da, u, kg, g
Formül kütlesi	Kimyasal formülün kütlesi	m, mf	Da, u, kg, g
Ortalama kütle	İzotopik dağılımın ortalama kütlesi	m	Da, u, kg, g
Molar kütle	Mol başına ortalama kütle	M = m/n	kg/mol veya g/mol
Atom ağırlığı	Bir elementin ortalama kütlesi	A r = m /mu	birimsiz
Moleküler ağırlık	Bir molekülün ortalama kütlesi	Mr = m/mu	birimsiz
Göreceli atomik kütle	Kütle m ve atomik kütle sabiti mu oranı	Ar = m/mu	birimsiz
Atomik kütle sabiti	mu = m (12C) / 12	mu= 1Da = 1 u	Da, u, kg, g
Bağıl moleküler kütle	Bir molekülün kütlesi m ve atomik kütle sabiti mu oranı	Mr = m/m u	birimsiz
Bağıl molar kütle	Bağıl bir değerdir, maddenin molekül kütlesine göre değişir	–	–
Kütle Numarası	Nükleon sayısı	A	Nükleonlar veya birimsiz
Tam sayı kütlesi	Nükleon sayısı * Da	m	Da, u
Nominal kütle	En bol izotoplardan oluşan tamsayı molekül kütlesi	m	Da, u
Tam kütle	İzotoplarının kütlesinden hesaplanan molekül kütlesi	–	Da, u, kg, g
Doğru kütle	Kütle (normal kütle değil)	–	Da, u, kg, g

Çözümlü Örnekler:

Örnek 1: Aşağıdaki tabloyu kullanarak borun ortalama atomik kütlesini bulunuz.

Bor izotoplarının kütlesi ve bolluğu;

n	izotop In	kütle m (Da)	izotopik bolluk p
1	10B	10.013	0.199
2	11B	11.009	0.801

Çözüm:

Ortalama Bor kütlesi:

m(B) = (10,013 Da)*(0.199) + (11,009 Da)* (0.801) = 1.99 Da+ 8.82 Da= 10.81 Da  

Örnek 2. Fenolün (C₆H₅OH) molar kütlesi nedir?

Çözüm: 

Ortalama kütle m = 6*12.011 Da + 6*1.008 Da + 1*15.999 Da = 94.113 Da

Molar kütle = 94.113 g/mol = 0.094113 kg/mol

Örnek 3. Radyum bikarbonatın (Ra (HCO₃)₂)’ın moleküler kütlesi nedir?

Çözüm: 

Ra’nın moleküler kütlesi (HCO₃)₂ = 226 + 2 (1.01 u + 12.01 u + (16.00 u)*(3)) = 348 u veya  g/mol

Örnek 4. 46 gram sodyum karbonat kaç moldür?

Çözüm: 

(46 g Na₂CO₃ )* (1 mol/22,99* 2 + 12,01 + 16,00* 3 g Na₂CO₃)

= (46 g Na₂CO₃)*(1 mol/105,99 g Na₂CO₃)

 = 0.43 mol Na₂CO₃

Örnek 5. 2.3 × 10²² POCl₃ molekülü kaç gramdır?

Çözüm: 

(4.3 × 10²² molekül POCI₃)* (1 mol/6.022 × 10²³ molekül POCI3)*(30.97 + 16.00 + 35.45 x 3 g/mol POCI₃ )

  = (4.3 × 10²² molekül POCI₃)* (mol/6.022 × 10²³ molekül POCI3)*(153.32 g/mol POCI₃ )

 = 11 g POCI₃

Örnek 6. 3.71 mol flor kaç gramdır?

Çözüm:

 (2.70 mol F₂ ) (19 × 2 g /mol F₂ )

= (2,70 mol F₂ ) * (38 g/mol F₂ )

= 102.6 g F₂

Hazırlayan: Rabiye Baştürk

Kaynak: 1 (Erişim: ) 2 (Erişim: )