( راه های پیدا کردن جرم اتمی عناصر )

ترجمه ای از : حسین جواهری  مدرّس شیمی برای مجله «یکان ریاضی» شماره (۳) شهریور ماه ۱۳۴۵

روش اول : استفاده از قانون «دولن» و «پتی»

در سال ۱۸۱۹ ؛ Petit و Dulang از روی مطالعه ی گرمای ویژه عناصر جامد دریافتند که «حاصلضرب جرم اتمی تقریبی (گرم / مول) و گرمای ویژه (کالری / گرم/ درجه) عنصر، همیشه مقداری ثابت و در حدود ۴/۶ کالری بر مول بر درجه است.» که به رابطه زیر، «گرمای اتمی» گفته می شود.

  1.                      ۴/۶ Untitled 1 (گرمای ویژه) (جرم اتمی تقریبی )

برای پیدا کردن جرم اتمی واقعی یک عنصر باید اعمال زیر را انجام داد که لازمه آن دانستن تعریف مفهوم جرم معادل (اکی والان گرم) است و منظور از جرم معادل : «مقداری است از یک ماده که معادل یک گرم هیدروژن (۱۱۲۰۰ میلی لیتر) یا ۸ گرم اکسیژن (۵۶۰۰ میلی لیتر) یا ۵/۳۵ گرم کلر و یا معادل آنها باشد.

۱-ابتدا به کمک رابطه (۱) جرم اتمی تقریبی عنصر مورد نظر را پیدا می کنیم.

۲- ظرفیت عنصر را از رابطه (۲) به دست می آوریم :

    (۲)  جرم معادل عنصر/جرم اتمی تقریبی عنصر  = ظرفیت عنصر

 

و در پایان از رابطه (۳) کمک می گیریم .

 

  (۳).          عدد ظرفیت × جرم معادل = جرم اتمی دقیق عنصر

 

مثال ۱ – ۲۷/۰ گرم از یک فلز با ۲۴/۰ گرم گاز اکسیژن ترکیب شده است. هرگاه گرمای ویژه این فلز ۲۴/۰ باشد جرم اتمی دقیق فلز، مورد نظر است.

پاسخ: چون جرم معادل یک فلز مقداری است از آن فلز که با ۸ گرم گاز اکسیژن ترکیب شود. پس:

                                              1

                                                               2

طبق رابطه (۲) و (۳)

         3

مثال ۲ – برای افزایش گرمای یک گرم سرب به میزان یک درجه سلسیوس به ۰۳/۰ کالری گرما نیاز است. در صورتی که بدانیم «سرب دیوکسید، شامل ۶/۸۶ درصد سرب است» جرم اتمی دقیق سری را پیدا کنید (۱۶ = O )

5

با توجه به اینکه جرم معادل سرب ؛ مقداری است از سرب که با ۸ گرم اکسیژن ترکیب شود : پس جرم معادل سرب به صورت زیر پیدا می شود

                                              6

ظرفیت سرب از رابطه (۲) قابل محاسبه است:

                                             7

از طرفی وقتی می گوییم سرب دیواکسید 8 ظرفیت ۴ برای سرب مشخص است. البته بهتر است به جای ظرفیت؛ «عدد اکسایش» به کار رود.

9

 

مثال ۳ – گرمای ویژه آرسنیک ۰۸۱/۰ و ترکیبی متشکل از هیدروژن و آرسنیک حاوی ۱۵/۹۶ درصد آرسنیک است. در شرایط متعارفی ، ۱۷۴/۰ گرم این ترکیب به حالت گازی ، حجمی برابر با ۰۰/۵۰ میلی لیتر خواهد داشت. جرم اتمی As ، ظرفیت As و فرمول هیدرید را پیدا کنید. ( ۱ = H )

 

10

 

پس فرمول هیدرید 11 موسوم به گاز «آرسین» است.

 

روش دوم: به کمک چگالی به حالت بخار کلریدها . در این مورد : ۱- ابتدا جرم مولی حالت بخار مادّه را به کمک رابطه زیر به دست می آوریم که منظور از چگالی ، نسبت به هیدروژن است و عدد (۲) را در رابطه (۱) همان جرم مولکولی هیروژن است: (۱) چگالی به حالت بخار* (۲) = جرم مولکولی

 

۲- پیدا کردن ظرفیت عنصر (n) : که Eg همان اکی والان گرم عنصر یا جرم معادل و جرم مولی کلرید و ۵/۳۵ متوسط جرم اتمی cl است.

 

13

۳- پیدا کردن جرم اتمی به کمک رابطه (۳)

 

 (۳)                        (n) ظرفیت × جرم معادل = جرم اتمی (m)

مثال: جرم اکی والان گرم عنصری (۴) است. این عنصر ، کلرید فرّاری تولید می کند که چگالی به حالت بخار آن نسبت به هیدروژن ۲/۵۹ است. می خواهیم ظرفیت و جرم اتمی عنصر را پیدا کنیم.

پاسخ: طبق روابط (۱) و (۲) و (۳)

15

نکته در رابطه (۱) : محدودیتی نیست که چگالی نسبت به هیدروژن باشد. به جای عدد (۲) می توان جرم مولی گازی را منظور داشت که چگالی نسبت به آن داده می شود.

روش سوم: با استفاده از قانون « هم شکلی» (Isomorphism) :

«میچریخ» آلمانی در سال ۱۸۱۹ میلادی متوجه شد که بلور برخی از اجسام با یکدیگر همشکل بوده ؛ آنیون و یا کاتیون یکی می تواند جایگزین آنیون و یا کاتیون دیگری در بلور (Crystal ) شود این پدیده را «همشکلی» ( ایزومورفیسم) می گویند. میچرلیخ، قانون خود را بدین صورت بیان داشت: اجسام همشکل دارای ساختار شیمیایی همانند هستند. این قبیل ترکیبات شامل اتم های مساوی یا ساختار یک جورند. از این قانون می توان برای تعیین جرم اتمی عناصر استفاده کرد.

الف- روش تعیین ظرفیت: ظرفیت دو عنصر که می توانند نمک های «همشکل» به وجود آورند ؛ برابر است؛ از این رو اگر ظرفیت یکی از عنصرها معین باشد ظرفیت دیگری نیز بدست می آید.

ظرفیت × جرم معادل = جرم اتمی

ب- روش مستقیم: این روش در موردی به کار می رود که درصد عنصر ( Aو) در ترکیبات همشکل (Ax و Bx) و نیز جرم اتمی یکی از آن ها مشخص باشد. این موضوع بر این اساس است که : « نسبت جرم های دو عنصر هنگام ترکیب با مقدار معینی از یک عنصر مثل نسبت جرم های اتمی دو عنصر است.

 

16

 

مثال ۱- عنصر A ، کلریدی تشکیل می دهد که شامل ۳۴/۲۹ درصد جرمی از کلر است. از سوی دیگر کلرید این عنصر با «پتاسیم کلرید» ایزومورف می باشد. جرم اتمی عنصر A مورد نظر است.

پاسخ: چون کلرید عنصر A با KCl همشکل و هم ریخت است پس ظرفیت A مانند K (یک) است.

17

 

مثال ۲- روی سولفات و منیزیم سولفات با یکدیگر، ایزومورف اند. از طرفی ترکیب درصد جرمی روی و منیزیم در این دو نمک به ترتیب ۵/۴۰ و ۶/۱۹ است. در صورتی که جرم اتمی روی a.m.u ۶۵ باشد آنگاه جرم اتمی منیزیم مورد نظر است.

ترکیب درصد جرمی روی در روی سولفات ۶/۱۹ است. پس : درصد یون سولفات ۴/۸۰ = ۶/۱۹ – ۱۰۰ است. از طرفی ترکیب درصد جرمی بون سولفات در روی سولفات نیز ۵/۵۹ خواهد بود:

طبق رابطه (۱)                                        ۵/۵۹ = ۵/۴۰ – ۱۰۰

 

18

روش چهارم : با استفاده از روش «کانیزارو» : با این روش می توان جرم اتمی عناصر را به کمک جرم مولکولی ترکیبات فرار به دست آورد. اساس این روش بر این اصل است که اگر ترکیبات ویژه ای از یک عنصر را مورد دقت قرار دهیم می بینیم که برخی از آنها فقط دارای یک اتم از یک عنصرند. از این رو کمترین جرم یک عنصر موجود در جرم مولکولی هر یک از ترکیباتش به عوان جرم اتمی تلقی می شود. برای پیدا کردن جرم اتمی یک عنصر به روش بالا باید گام های زیر را برود:

۱[جرم مولکولی تمام ترکیبات موجود مربوط به آن عنصر را به دست آورد.

۲- جرم عنصر موجود در جرم مولکولی هریک از ترکیبات را با روش تجزیه پیدا کرد.

۳- کمترین رقمی که به دست می آید نشان دهنده جرم عنصر است. داده های زیر در مورد ترکیبات کربن نشان دهنده جرم اتمی عنصر است.

 

19

 

بدین ترتیب جرم اتمی کربن ۱۲ خواهد بود. ممکن است این پرسش پیش آید که امکان دارد ترکیبی یافت شود که در مولکول آن بیش از مثلاً یک کربن باشد ( ) در این حالت عددی که به عنوان جرم اتمی به دست می آید مضرب ۱ ، ۲ و یا ۳ از وزن اتمی است.

 

20

 

                                                                             جواهری – حسین

4 پاسخ

  1. سلام چطور میشه بلااستفاده ازعددجرمی.جرم اتم رابطه آورد.؟البته تعدادایزوتوپ ها و درصد فراوانی رو هم داریم.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *