平均原子质量计算器
根据两种同位素的质量及其天然百分丰度,求出元素的同位素加权原子质量。
计算平均原子质量
输入两种同位素的质量和丰度。若丰度总和不恰好为100,系统会自动归一化。
关于平均原子质量
平均原子质量是元素天然同位素质量的加权平均值。大多数元素以同位素混合物而非单一同位素的形式存在,因此元素周期表上的数值通常不是整数。它既反映每种同位素的准确质量,也反映该同位素在代表性天然样品中的出现比例。原子质量单位缩写为amu,也常写作统一原子质量单位u。
计算时,将每种同位素的质量乘以其分数丰度,再把各乘积相加。百分丰度除以100即可转为分数。对于两种同位素,常用表达式为平均质量等于质量一乘以丰度一,加上质量二乘以丰度二,其中百分数需先转为分数。本计算器使用等价的归一化形式:将加权和除以输入丰度总和。因此,75.77和24.23这样的数值可以直接使用,而因四舍五入导致总和为99.99的数值也能得到比例正确的结果。
准确的同位素质量与质量数不同。质量数是质子数与中子数之和,始终为整数;实测同位素质量包含核结合效应,通常为小数。例如,氯-35的质量数是35,但同位素质量约为34.969 amu。精度重要时应使用实验报告中的同位素质量。输入质量数可用于估算,却不能复现高质量参考表中的标准原子量。
天然丰度可能因样品而略有变化,因为地质、生物及工业过程可能使同位素发生分馏。因此,公布的标准原子量可能是区间或带有不确定度的数值。本计算器仅返回所输入数据的算术结果,不会添加测量不确定度,也不会替你选择丰度数据。计算过程中保留足够的有效数字,最后再按精度最低的输入数据所支持的精度进行舍入。
加权原子质量计算常见于基础化学、同位素地球化学、质谱分析及化学计量学。它也能解释为什么周期表中的原子量更接近丰度较高的同位素质量。请核对每个丰度是否对应正确的质量,确保两种同位素使用相同的丰度单位,并在解读结果前检查显示的总和。
平均原子质量示例
| 同位素数据 | 平均质量 | 解读 |
|---|---|---|
| 氯:34.96885,丰度75.77%;36.96590,丰度24.23% | 35.452735 amu | 氯-35的丰度更高,因此结果更接近其质量。 |
| 铜:62.9296,丰度69.15%;64.9278,丰度30.85% | 63.546045 amu | 加权结果与参考表中的铜原子量非常接近。 |
| 等比例混合:10.0,丰度50%;12.0,丰度50% | 11 amu | 丰度相同时,结果就是两个质量的普通中点值。 |
如何计算平均原子质量
- 以原子质量单位输入第一种同位素的实测质量。
- 输入其百分丰度,然后输入第二种同位素的质量与丰度。
- 点击“计算平均质量”,确认显示的丰度总和合理。
- 按与原始数据匹配的有效数字报告加权结果。
平均原子质量常见问题
为什么平均原子质量通常是小数?
天然元素通常是不同质量同位素的混合物,因此按丰度加权的平均值通常落在整数质量数之间。
同位素丰度之和必须恰好为100%吗?
不必。计算器会用输入丰度的总和进行归一化。不过,各值仍应使用同一尺度,并检查是否遗漏同位素。
原子质量与质量数相同吗?
不同。质量数是一种同位素中质子数与中子数之和,为整数。同位素质量是实测的小数值,反映结合能和粒子质量。
为什么我的结果与元素周期表不同?
你可能使用了舍入后的质量、丰度,或同位素组成不同的样品数据。标准原子量还可能考虑天然变化与报告的不确定度。
可以用分数丰度代替百分比吗?
可以,因为计算器会用两个丰度值的总和进行归一化。但同一次计算中不能混用分数和百分比。