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 Ar i relativna molekulska masa Mr.

Relativna atomska masa, Ar, je omjer mase atoma (ma) i atomske jedinice mase, u, a pokazuje koliko puta je masa atoma nekog elementa veća od atomske jedinice mase. Ar 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, Mr, 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 (mf), 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.