Izotopi i izobari

Atome određenog protonskoga broja, Z, i određenog nukleonskog broja, A, nazivamo nuklidima.

Izotopi su atomi istog elementa koji u jezgri sadrže isti broj protona, a različit broj neutrona. Iz tog razloga, izotopi imaju isti protonski broj Z (isti broj protona), a različit nukleonski broj A (različit broj neutrona koji je sadržan u A). Takvi atomi imaju jednaka kemijska svojstva, ali različita fizikalna svojstva što znači da ih možemo izdvojiti iz njihove smjese.

Nuklide prema broju izotopa dijelimo na mononuklide i polinuklide. Mononuklidi su elementi koji imaju samo jedan izotop (Na, Al, F...), dok ih polinuklidi imaju više (H, C, U...).
Primjer polinuklidnog elementa je vodik koji ima tri izotopa, procij, deuterij i tricij.

Izobari su atomi različitih elemenata koji imaju isti nukleonski broj A, a različit protonski broj Z pa su im iz tog razloga i kemijska svojstva različita.

Na slici su prikazani neki od primjera izobara.

Budući da su mase čestica koji čine atom i samog atoma vrlo male te nepraktične za računanje, uvedena je atomska jedinica mase (u) ili dalton (Da). Atomska jedinica mase jednaka je jednoj dvanaestini mase atoma izotopa ugljika-12.

Pogledajmo izračun atomske jedinice mase te koliko iznosi njena stvarna (dogovorena) vrijednost.

Za iskazivanje mase atoma i masa molekula korise se relativna atomska masa A_r i relativna molekulska masa M_r.

Relativna atomska masa, A_r, je omjer mase atoma (m_a) i atomske jedinice mase, u, a pokazuje koliko puta je masa atoma nekog elementa veća od atomske jedinice mase. A_r za pojedini element iščitava se iz periodnog sustava elemenata (decimalni broj kod simbola elementa).

$ A_{\mathrm{r}}(\mathrm{X})=\frac{m_{\mathrm{a}}(\mathrm{X})}{u} $

Pr. Ako znamo koliko iznosi relativna atomska masa pojedinog elementa, jako je lako doći do mase atoma tog istog elementa.

Relativna molekulska masa, M_r, računa se kao zbroj relativnih atomskih masa svih atoma u molekuli ili formulskoj jedinki.

$ M_{\mathrm{r}}\left(\mathrm{X}_{\mathrm{a}} \mathrm{Y}_{\mathrm{b}} \ldots\right)=\mathrm{a} \cdot A_{\mathrm{r}}(\mathrm{X})+\mathrm{b} \cdot A_{\mathrm{r}}(\mathrm{Y})+\cdots $

Na sličan način možemo iskazati i masu molekule.

$ m_{\mathrm{f}}\left(\mathrm{X}_{\mathrm{a}} \mathrm{Y}_{\mathrm{b}} \ldots\right)=\mathrm{a} \cdot m_{\mathrm{a}}(\mathrm{X})+\mathrm{b} \cdot m_{\mathrm{a}}(\mathrm{Y})+\cdots $

Koristeći već poznate izraze za mase atoma, možemo izvesti izraz koji će povezati masu molekule i relativnu molekulsku masu.

Dobiven je izraz koji pokazuje se može drugačuje zapisati te on pokazuje da je masa molekule (m_f), iona ili formulske jedinke jednaka umnošku relativne molekulske mase i daltona.

$ m_{\mathrm{f}}\left(\mathrm{X}_{\mathrm{a}} \mathrm{Y}_{\mathrm{b}} \ldots\right)=M_{\mathrm{r}}\left(\mathrm{X}_{\mathrm{a}} \mathrm{Y}_{\mathrm{b}} \ldots\right) \cdot u $

Pr. Na primjeru formulske jedinke modre galice, CuSO₄×5H₂O, izračunat ćemo relativnu molekulske masu te formulske jedinke.