[scheikunde] Exact bereken atoom gewicht

Silvestrus

Zoals de titel al suggereert,

Hoe bereken je het exacte atoom gewicht?

Is er een formule voor om het te berekenen aan de hand van de temperatuur? Wat doet E=mc2 met het gewicht van de protonen en neutronen? Protonen en neutronen trekken elkaar aan dus Energie heeft die energie ook weer effect op de elektronen?

Om de juiste aantrekkingskrachten te berekenen van een atoom is het gewicht van de elektron dan ook niet van belang? Zitten er ook nog regels aan verbonden als je dat gewicht wilt berekenen?

Tot nu toe wat ik heb op gezocht is,

protonen, neutronen en elektronen massa, vervolgens verwezen naar mijn BINAS die weer met andere atoom gewichten komt als op internet, die weer op zijn beurt ook weer verandert van atoom gewicht.

Nu heb ik zelf een stelling gevonden dat ze het nog niet precies weten, maar eerder allemaal ongeveer.

Het lijkt mij dat er toch wel een alles omvattende formule voor het uitrekenen van atoom gewichten?

Jan van de Velde

Silvestrus schreef: ↑di 07 jan 2014, 09:17
Het lijkt mij dat er toch wel een alles omvattende formule voor het uitrekenen van atoom gewichten?

Dan moet ik je helaas teleurstellen. En als het een troost kan zijn, er zijn nog miljoenen andere zaken waar we geen allesomvattende formules voor hebben.

Silvestrus

Jan van de Velde schreef: ↑di 07 jan 2014, 14:11
Dan moet ik je helaas teleurstellen. En als het een troost kan zijn, er zijn nog miljoenen andere zaken waar we geen allesomvattende formules voor hebben.

Zijn er dan wel uberhaubt door gronde formules hiervoor?

Jan van de Velde

Och, voor een hoop zaken hebben we wel zg empirische formules, die dan veelal over een zeker gegevensbereik voor praktische doeleinden alleszins acceptabele resultaten geven.

Silvestrus

Heb het zo juist gevonden

Topic kan van mij gesloten worden mits iemand nog wat wilt toevoegen hieraan. (Het was gewoon op wikipedia te vinden)

Het massadefect van de atoomkern

Een heliumatoom (de isotoop helium-4) bestaat uit een kern van twee neutronen en twee protonen, waar twee elektronen in een baan omheen gaan. Uitgedrukt in deatomaire massaeenheid u is de massa van een proton 1,007 276 u, van een neutron 1,008 665 u en van een elektron 5,4858 × 10–4 u. In totaal zou het atoom dus 4,033 u moeten zijn – maar uit metingen blijkt dat het maar 4,003 u is. Er ontbreekt 0,030 u (0,75 % van de massa). Dit is het massadefect of de bindingsenergie van helium-4.

Het massadefect wordt veroorzaakt door de sterke aantrekking die er op korte afstand tussen de nucleonen (kerndeeltjes) is. Vanuit de situatie met vier vrije, ongebonden nucleonen en ongebonden elektronen (totale massa: 4,033 u) naar de situatie waarin de nucleonen dichtbij elkaar zitten, is er dus potentiële energie verloren gegaan. Deze is bij het ontstaan van de atoomkern ontsnapt, bijvoorbeeld in de vorm van straling. De totale (inwendige) energie van het atoom is dus kleiner dan die van de deeltjes toen ze nog ongebonden waren. Het is in de verte vergelijkbaar met de veer van hierboven: de losse deeltjes kan men zien als de uiteinden van een uitgetrokken veer.

In het geval van helium-4 moet er bij de vorming 0,030 u × 931,49 = 27,9447 MeV energie zijn vrijgekomen. Men gebruikt het getal 931,49 omdat: in E = mc2 is m in kilogram en niet in u. Eén u is het gewicht van 1/12 deel van een koolstof-12-atoom. 1 u is 1,660 54 × 10–27 kilogram. Het massadefect per nucleon is 7,1 MeV. Voor iedere atoomkern is dit weer anders. Gaan we van helium naar zwaardere atomen, dan zien we het massadefect per nucleon toenemen tot 8,8 MeV voor het isotoop ijzer-56 (0,94% van de massa). Dat betekent dat er bij de vorming van ijzer-56 relatief veel energie vrijkomt, dus dat het veel energie zou kosten die atoomkern op te breken – dit is dus een zeer stabiel isotoop. Nog zwaardere atoomkernen hebben weer minder bindingsenergie per nucleon en zijn dus weer minder stabiel.

Even goed bedankt voor de reactie Jan

Jan van de Velde

Die tekst herken ik niet als een antwoord op je vraag:

Hoe bereken je het exacte atoom gewicht?

Alle bekende isotopen zijn gewogen, en die isotoopmassa's zijn in tabellen gepubliceerd. Da's allemaal op te zoeken, Binas tabel 25 geeft voor een dikke 250 verschillende isotopen de atoommassa's in waarden met 7 significante cijfers. Maar er is niemand die de massa van (bijvoorbeeld) ¹⁴C kan berekenen met een of andere formule.

Silvestrus

Jan van de Velde schreef: ↑di 07 jan 2014, 15:35
Die tekst herken ik niet als een antwoord op je vraag:

Alle bekende isotopen zijn gewogen, en die isotoopmassa's zijn in tabellen gepubliceerd. Da's allemaal op te zoeken, Binas tabel 25 geeft voor een dikke 250 verschillende isotopen de atoommassa's in waarden met 7 significante cijfers. Maar er is niemand die de massa van (bijvoorbeeld) ¹⁴C kan berekenen met een of andere formule.

Volgens binas weegt een neutron of een proton minder dan 1u, kijk maar naar Ca40 en Ca41, hierdoor ben ik juist tot de vraag gekomen welke formule hiervoor is gebruikt. Want hierdoor kreeg ik juist de verwarring dat een proton niet 1,007672 weegt en een neutron geen 1,008556 weegt.

Ca 40= volgens binas 39,96259u

41= volgens binas 40,96228u

Ca 40= volgens die theorie van wikipedia 40,02732u

Ca 41= volgens die theorie van wikipedia 41,02842u

Ca 40 = volgende deze link http://nl.wikibooks.org/wiki/Chemisch_rekenen/Massa 40,078u

Dus vandaar mijn verwaring, ik snap dat u wilt zeggen dat ik gewoon mijn binas moet aanhouden? Maar dan kloppen de subatomaire massa's niet meer. Kunt u dat dan verklaren?

Marko

Op de Wikipedia-pagina die je noemt staat geen theorie. Het stuk dat je aanhaalt beschrijft een fenomeen, en als voorbeeld wordt ⁴He gebruikt. Maar je kunt die getallen voor ⁴He niet zomaar toepassen op Ca.

Waar het op neerkomt: Als je een neutron aan de kern toevoegt, komt de massa van dat neutron erbij, én er is een energie-effect dat samenhangt met de interacties (aantrekking en afstoting) tussen alle deeltjes de kern. Dat energie-effect uit zich (vanwege de equivalentie tussen massa en energie) in een klein massaverschil. De massa van een⁴¹Ca-kern is niet gelijk aan de massa van 20 protonen en 21 neutronen.

Hoe groot dat verschil is, is niet zo 1-2-3 te beschrijven. In een ⁴¹Ca kern zitten 41 deeltjes, en elk van die deeltjes heeft deze interacties met alle andere deeltjes (en met ieder deeltje op een andere manier). Het is onmogelijk om dat allemaal correct te beschrijven, al zijn er wel theorieën die een stukje in de richting komen. Uit die theorie volgt echter niet zomaar een simpele vergelijking waarmee je de exacte massa's kunt berekenen.

De waardes die in Binas staan zijn gemeten, dat zijn dus echte waardes. Ze zijn ook nog eens gemeten met veel meer precisie dan je waarschijnlijk ooit nodig zult hebben.

De laatste link die je geeft verwijst naar de atoommassa van Ca. Die massa is een rekeneenheid, een gewogen gemiddelde over alle isotopen waarin Ca in de natuur voorkomt. Het is dus niet de massa van de isotoop ⁴⁰Ca

Jan van de Velde

Silvestrus schreef: ↑di 07 jan 2014, 15:59
Volgens binas weegt een neutron of een proton minder dan 1u, kijk maar naar Ca40 en Ca41, hierdoor ben ik juist tot de vraag gekomen welke formule hiervoor is gebruikt. Want hierdoor kreeg ik juist de verwarring dat een proton niet 1,007672 weegt en een neutron geen 1,008556 weegt.

Dat doen ze wel, probleem is dat zodra ze een binding aangaan met andere deeltjes in een atoomkern dat de energietoestand van alle deeltjes in de kern en daarmee volgens E=mc² hun massa's veranderen. Dat is wat verteld wordt in je eerste link naar wikipedia. Het fenomeen van het zg massadefect.

Dit gebeurt ook al met twee atomen die een chemische binding aangaan (H + H --> H₂), alleen is bij chemische bindingen veel minder energie betrokken en is die gewijzigde massa nauwelijks te meten. Maar de wet van Lavoisier (wet van behoud van massa bij een chemische reactie) klopt dus ook niet als je ver genoeg achter de komma kijkt.

Sterker nog, warm een ijzeren staafje op en de massa van dat staafje neemt toe.

Ca 40= volgens binas 39,96259u

41= volgens binas 40,96228u

Ca 40= volgens die theorie van wikipedia 40,02732u

Ca 41= volgens die theorie van wikipedia 41,02842u

Welke theorie van wikipedia? Bedoel je, als we zomaar de proton- en neutronmassa's zou den optellen, zonder besef van enig massadefect? Het hele verhaal van wikipedia zegt juist dat je dat niet zomaar mag doen.

Ca 40 = volgende deze link http://nl.wikibooks....h_rekenen/Massa 40,078u

Dat gaat neit over Ca40, maar over het gemiddelde van de calciumisotopen in de verhouding zoals ze in de natuur voorkomen.

Maar BINAS en het wikipedialemma met de calciumisotopen zijn het gelukkig wel helemaal met elkaar eens.

http://en.wikipedia....opes_of_calcium

Dus vandaar mijn verwaring, ik snap dat u wilt zeggen dat ik gewoon mijn binas moet aanhouden? Maar dan kloppen de subatomaire massa's niet meer. Kunt u dat dan verklaren?

E=mc². Zie uitleg "massadefect". Maar nogmaals, dat valt niet te berekenen.

tel de (empirisch bepaalde) massa's van twee protonen, twee elektronen en twee neutronen bij elkaar op

Stop bij elkaar in een potje, goed schudden

totdat je een heliumatoom hebt

Weeg dat ontstane heliumatoom, hé, dat blijkt minder te wegen dan de 6 losse deeltjes die je in dat potje stopte.

het verschil is het massadefect

stop dat massaverschil in E=mc² en je weet hoeveel energie is vrijgekomen.

1 gram massadefect in een kernreactor geeft ruwweg 90 terajoule (reken zelf maar na) . 25 miljoen kilowattuur

. Mijn 12 zonnepaneeltjes gaan daarvoor 10 000 jaar op het dak moeten blijven liggen

Bij atomen (eigenlijk nergens waar zowel massa als energie bij zijn betrokken) geldt dus niet 1+1+1+1 = 4 . (Althans niet als je de betrokken energie niet via E=mc² terug omrekent naar massa en die óók in het optelsommetje stopt).

Silvestrus

Jan van de Velde schreef: ↑di 07 jan 2014, 16:32
Welke theorie van wikipedia? Bedoel je, als we zomaar de proton- en neutronmassa's zou den optellen, zonder besef van enig massadefect? Het hele verhaal van wikipedia zegt juist dat je dat niet zomaar mag doen.

Dat gaat neit over Ca40, maar over het gemiddelde van de calciumisotopen in de verhouding zoals ze in de natuur voorkomen.

De theorie met de helium4 atoom dat er 0,75%massa verloren was gegaan.

Dit heb ik zelf toegepast op de Ca40 atoom maar na het lezen van uw link en de uitleg van marko kwam ik er achter dat dit niet opging.

Marko schreef: ↑di 07 jan 2014, 16:30
Op de Wikipedia-pagina die je noemt staat geen theorie. Het stuk dat je aanhaalt beschrijft een fenomeen, en als voorbeeld wordt ⁴He gebruikt. Maar je kunt die getallen voor ⁴He niet zomaar toepassen op Ca.

Dank jullie wel voor de uitleggen.

Ik lees/schrijf niet altijd goed wat er staat of moet staan. (dyslexie) Dus soms blijf ik nog wel eens met vragen hangen terwijl ze gewoon beschreven staan. Of in dit geval tekst verkeerd geïnterpreteerd.

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

[scheikunde] Exact bereken atoom gewicht

Exact bereken atoom gewicht

Re: Exact bereken atoom gewicht

Re: Exact bereken atoom gewicht

Re: Exact bereken atoom gewicht

Re: Exact bereken atoom gewicht

Re: Exact bereken atoom gewicht

Re: Exact bereken atoom gewicht

Re: Exact bereken atoom gewicht

Re: Exact bereken atoom gewicht

Re: Exact bereken atoom gewicht