علوم وفضاء

متوسط الكتلة الذرية: هل يحدد وفرة النظائر؟

تركيبات مختلفة
أعداد ذرات، لا كسور كتلية.

هل متوسط الكتلة يحدد وفرة النظائر إذا عرفنا كتلها؟ نختبر السؤال العكسي بثلاث كتل مفترضة، ونبين اختلافه عن حساب المتوسط من وفرة معلومة. [1][2]

الخلاصة السريعة

ليس دائمًا؛ ثلاثة تركيبات مختلفة قد تعطي المتوسط نفسه. [1]

  • الوفرة كسر عدد الذرات، لا الكتلة. x,y,z≥0 وx+y+z=1؛ الصفر مقبول. m̄ متوسط كتلة بوحدة u، وحدة الكتلة الذرية؛ الوزن الذري المقابل نسبة بلا وحدة. [1][2]
  • نموذج مؤلف لثلاثة نظائر ممكنة بكتل 20u و22u و24u؛ ليست بيانات عنصر بعينه أو أعدادًا كتلية. ضع M=m̄/u؛ M=20x+22y+24z. [1]
  • بالتطبيع M=22+2(z−x). عند M=22، كل الحلول x=z=t وy=1−2t، حيث 0≤t≤1/2؛ تتغير الوفرة ويبقى المتوسط ثابتًا. [1]
  • لـ40 ذرة: الأعداد مرتبة للكتل الثلاث (0,40,0)، (10,20,10)، (20,0,20). كل تركيب كتلته 880u ومتوسطه 880/40=22u؛ لا يحدد المتوسط تركيبًا واحدًا. [2]
  • إذا عُرف أن الكتلتين الممكنتين فقط 20u و24u، فمتوسط 22u يفرض نصف الذرات لكل منهما: 20f+24(1−f)=22، ومنه f=1/2. غياب النظير الأوسط معلومة إضافية. [1]
  • يلزم 20≤M≤24؛ M=26 مستحيل. M−20=2y+4z، و24−M=4x+2y؛ عند M=20 ينفرد الأخف، وعند M=24 ينفرد الأثقل. إذن المتوسط الطرفي يحدد الوفرة هنا. [1]

حدد معنى الوفرة والمتوسط

الوفرة كسر عدد الذرات، لا الكتلة. x,y,z≥0 وx+y+z=1؛ الصفر مقبول. m̄ متوسط كتلة بوحدة u، وحدة الكتلة الذرية؛ الوزن الذري المقابل نسبة بلا وحدة. [1][2]

ثبت الكتل المفترضة

نموذج مؤلف لثلاثة نظائر ممكنة بكتل 20u و22u و24u؛ ليست بيانات عنصر بعينه أو أعدادًا كتلية. ضع M=m̄/u؛ M=20x+22y+24z. [1]

استخرج عائلة الوفرة كاملة

بالتطبيع M=22+2(z−x). عند M=22، كل الحلول x=z=t وy=1−2t، حيث 0≤t≤1/2؛ تتغير الوفرة ويبقى المتوسط ثابتًا. [1]

قارن ثلاثة تركيبات بالعد

لـ40 ذرة: الأعداد مرتبة للكتل الثلاث (0,40,0)، (10,20,10)، (20,0,20). كل تركيب كتلته 880u ومتوسطه 880/40=22u؛ لا يحدد المتوسط تركيبًا واحدًا. [2]

أضف قيد النظيرين فقط

إذا عُرف أن الكتلتين الممكنتين فقط 20u و24u، فمتوسط 22u يفرض نصف الذرات لكل منهما: 20f+24(1−f)=22، ومنه f=1/2. غياب النظير الأوسط معلومة إضافية. [1]

عائلة الوفرة
قيم مختارة؛ الكتل مفترضة.

افحص الطرفين وحدود الوجود

يلزم 20≤M≤24؛ M=26 مستحيل. M−20=2y+4z، و24−M=4x+2y؛ عند M=20 ينفرد الأخف، وعند M=24 ينفرد الأثقل. إذن المتوسط الطرفي يحدد الوفرة هنا. [1]

المراجع

  1. OpenStax: المتوسط والنظائر
  2. CIAAW: الكتلة والوزن

حساب متوسط كتل النظائر

أُعدّ هذا المقال بمساعدة الذكاء الاصطناعي، وخضع لمراجعة ذاتية بالأداة نفسها. لا يُنسب إلى مراجع بشري أو خبير مستقل. منهجية المحتوى.