Řešené příklady
Izotop uranu $${}^{235}\rm##sU$$ slouží k obohacování jaderného paliva. Jeho zastoupení v uranové rudě činí přibližně $$0{,}72\,\%$$. Vypočítejte relativní atomovou hmotnost nuklidu $${}^{235}\rm##sU$$ za předpokladu, že skutečná hmotnost jednoho atomu tohoto nuklidu je $$3{,}903##s\cdot##s10^{-25}\,\text{kg}$$. Dále spočítejte hmotnost tohoto nuklidu v jedné tuně uranové rudy.
Řešení
$$m({}^{235}{\rm##sU})=##s3{,}903##s\cdot##s10^{-25}\,\text{kg}$$ |
$$A{\rm_r}({}^{235}{\rm##sU})=##s?##s$$ |
Neznámou atomovou relativní hmotnost vypočteme ze vzorce
§§A{\rm_r}(X)=\frac{m(X)}{m{\rm_u}},§§
kde dosadíme známé hodnoty $$m({}^{235}{\rm##sU})=##s3{,}903##s\cdot##s10^{-25}\,\text{kg}$$ a $$m{\rm_u}=1{,}660\,54##s\cdot##s10^{-27}\,##s\text{kg}$$.
Výpočet
§§A{\rm_r}({}^{235}{\rm##sU})=\frac{3{,}903\cdot##s10^{-25}}{1{,}660\,54##s\cdot##s10^{-27}}\doteq##s235{,}04§§
Nyní jen dopočítáme skutečnou hmotnost tohoto izotopu v jedné tuně uranové rudy. Jelikož zastoupení $${}^{235}{\rm##sU}$$ činí $$0{,}72\,\%$$, stačí tedy jen spočítat, kolik je to kilogramů z jedné tuny.
§§0{,}72\,\%\;\text{z}\;##s1\,000\,\rm##skg##s=##s0{,}007\,2##s\cdot##s1\,000##s=##s7{,}2\,\rm##skg§§
Odpověď
Relativní atomová hmotnost nuklidu $${}^{235}\rm##sU$$ je $$235{,}04$$ a jedna tuna uranové rudy obsahuje $$7{,}2\,\rm##skg$$ tohoto izotopu uranu.
Jeden atom neznámého prvku má hmotnost rovnu $$3{,}330\,9##s\cdot##s10^{-25}\,\text{kg}.$$ O jaký prvek se jedná?
Řešení
$$m(X)=##s3{,}3309\cdot10^{-25}\,\rm##skg$$ |
$$A{\rm_r}(X)=?$$ |
Neznámou atomovou relativní hmotnost vypočteme ze vzorce
§§A{\rm_r}(X)=\frac{m(X)}{m{\rm_u}},§§
kde dosadíme známé hodnoty $$m(X)=3{,}3309\cdot##s10^{-25}\,\text{kg}$$ a $$m{\rm_u}=1{,}660\,54##s\cdot##s10^{-27}\,##s\text{kg}$$.
Výpočet
§§A{\rm_r}(X)=\frac{3{,}3309\cdot##s10^{-25}}{1{,}660\,54\cdot##s10^{-27}}\doteq##s200{,}59§§
Odpověď
Relativní atomová hmotnost nuklidu je $$200{,}59$$. Z periodické tabulky prvků zjistíme, že se jedná o rtuť ($$\rm##sHg$$).
V roce 1989 nastal zlom ve vědě, když se dvěma zaměstnancům firmy IBM Donaldu Eiglerovi a Erhardu Schweizerovi povedlo pomocí řádkovacího tunelovacího mikroskopu přesunout právě $$35$$ atomů xenonu, čímž vytvořili iniciály firmy IBM o velikosti $$5\rm##sx7\,nm$$. Jaká byla skutečná hmotnost použitých atomů xenonu v miligramech?
Řešení
$$N{\rm(Xe)}##s=##s35##s$$ |
$$m=?$$ |
Nejprve určíme skutečnou hmotnost jednoho atomu xenonu ze vzorce pro výpočet relativní atomové hmotnosti.
§§m({\rm##sXe})=##sA{\rm_r(Xe})##s\cdot##sm{\rm_u},§§
kde dosadíme známé hodnoty $$A{\rm_r(Xe})=131{,}293$$ a $$m_u=1{,}660\,54##s\cdot##s10^{-27}\,##s\text{kg}$$.
Výpočet
§§m({\rm##sXe})=##sA{\rm_r(Xe})##s\cdot##sm{\rm_u}##s=131{,}293##s\cdot##s1{,}660\,54##s\cdot##s10^{-27}##s\doteq##s2{,}18##s\cdot##s10^{-25}\,\text{kg}§§
Nyní vypočtenou skutečnou hmotnost jednoho atomu xenonu vynásobíme celkovým počtem použitých atomů, tj. 35 a převedeme na miligramy.
Výpočet
§§m=##s35##s\cdot##s2{,}18##s\cdot##s10^{-25}##s\doteq##s7{,}63##s\cdot##s10^{-24}\,\text{kg}##s=##s7{,}63##s\cdot##s10^{-18}\,\text{mg}§§
Odpověď
Skutečná hmotnost použitých atomů xenonu k vytvoření nápisu IBM je $$7{,}63##s\cdot##s10^{-18}\,\text{mg}$$.
Jaká je hmotnost jednoho atomu zlata v kg, jestliže je relativní atomová hmotnost zlata rovna $$A{\rm_r}({\rm##sAu})=196{,}966\,5$$?
Řešení
$$A{\rm_r}({\rm##sAu})=196{,}966\,5$$ |
$$m({\rm##sAu})=?\,\text{kg}$$ |
Neznámou skutečnou hmotnost atomu zlata vypočteme ze vzorce
§§m(X)=A{\rm_r}(X)##s\cdot##sm{\rm_u},§§
kde dosadíme známé hodnoty $$A{\rm_r}({\rm##sAu})=196{,}966\,5$$ a $$m{\rm_u}=1{,}660\,54##s\cdot##s10^{-27}\,##s\text{kg}$$.
Výpočet
§§m({\rm##sAu})=##sA{\rm_r}({\rm##sAu})##s\cdot##sm{\rm_u}=196{,}966\,5##s\cdot##s1{,}660\,54##s\cdot##s10^{-27}##s\doteq##s3{,}27##s\cdot##s10^{-25}\,\text{kg}§§
Odpověď
Hmotnost jednoho atomu zlata je $$3{,}27 \cdot 10^{-25}\,\text{kg}$$.
Lidské tělo obsahuje velké množství různých prvků, mezi nimi i zlato. Většinu zlata bychom našli v krvi, další část pak v mozku i kloubech. Pokud bychom izolovali veškeré zlato ze člověka vážícího $$70\,\rm##skg$$, obdrželi bychom přibližně $$0{,}229\,\rm##smg$$ čistého zlata. Kolik atomů zlata tedy obsahuje lidské tělo?
Řešení
$$m({\rm##sAu})=##s0{,}229\,\rm##smg$$ |
$$N({\rm##sAu})=?##s$$ |
Nejprve pomocí vzorce pro výpočet relativní atomové hmotnosti zjistíme skutečnou hmotnost jednoho atomu zlata.
§§m({\rm##sAu})=A{\rm_r}({\rm##sAu})##s\cdot##sm{\rm_u},§§
kde dosadíme známé hodnoty $$A{\rm##s_r}({\rm##sAu})##s=196{,}97##s$$ (z tabulky) a $$\rm##sm_u=1{,}660\,54##s\cdot##s10^{-27}\,##s\text{kg}$$.
Výpočet
§§m({\rm##sAu})=196{,}97##s\cdot##s1{,}660\,54##s\cdot##s10^{-27}##s\doteq##s3{,}27##s\cdot##s10^{-25}\,##s\rm##skg§§Nyní převedeme celkovou hmotnost zlata obsaženého v lidském těle na kilogramy, a poté podělíme hmotností jednoho atomu zlata.
Výpočet
§§N({\rm##sAu})=##s\frac{0{,}229##s\cdot##s10^{-6}}{3{,}27##s\cdot##s10^{-25}}\doteq##s7##s\cdot##s10^{17}\;##s\text{atomů}§§
Odpověď
Lidské tělo obsahuje přibližně $$7\cdot##s10^{17}$$ atomů zlata.
Přírodní chlor je směsí dvou izotopů $${}^{35}\rm Cl$$ a $${}^{37}\rm Cl$$. Skládá se z $$75{,}76\,\%\;{}^{35}\rm##sCl$$ a $$24{,}24\,\%\;{}^{37}\rm##sCl$$. Jaká je relativní atomová hmotnost chloru, víte-li, že relativní atomové hmotnosti jednotlivých izotopů jsou následující: $$A{\rm_r}({}^{35}{\rm##sCl})=34{,}968\,85$$ a $$A{\rm_r}({}^{37}{\rm##sCl})=36{,}965\,90$$.
Řešení
$$A{\rm_r}({}^{35}{\rm##sCl})=34{,}968\,85$$ |
$$##sA{\rm_r}({}^{37}{\rm##sCl})=36{,}965\,90$$ |
$$x_1=75{,}76\,\%$$ |
$$x_2=24{,}24\,\%$$ |
$$A{\rm_r}({\rm##sCl})=?$$ |
Neznámou atomovou relativní hmotnost vypočteme ze vzorce
§§A{\rm_r}(X)=x_1##s\cdot##sA{\rm_r}(X_1)##s+##sx_2##s\cdot##sA{\rm_r}(X_2),§§
kde dosadíme známé hodnoty $$A{\rm_r}({}^{35}{\rm##sCl})=34{,}968\,85$$, $$A{\rm_r}({}^{37}{\rm##sCl})=36{,}965\,90$$ a nezapomeneme správě převést procenta na desetinná čísla, tedy určíme poměrné zastoupení izotopu.
Výpočet
§§\begin{align*}##nA{\rm_r}({\rm##sCl})=##s&x_1\cdot##sA{\rm_r}({}^{35}{\rm##sCl})+x_2\cdot##sA{\rm_r}({}^{37}{\rm##sCl})\\=&0{,}757\,6\cdot##s34{,}968\,85+0{,}242\,4\cdot36{,}965\,90\\\doteq&35{,}45##n\end{align*}§§
Odpověď
Relativní atomová hmotnost chloru je $$35{,}45.$$
Přírodní argon je směsí tří izotopů $${}^{36}\rm Ar$$, $${}^{38}\rm Ar$$ a $${}^{40}\rm Ar$$. Skládá se z $$0{,}336\,5\,\%\;{}^{36}\rm##sAr$$, $$0{,}063\,2\,\%\;{}^{38}\rm##sAr$$ a $$99{,}60\,\%\;{}^{40}\rm##sAr$$. Jaká je relativní atomová hmotnost argonu, víte-li, že relativní atomové hmotnosti jednotlivých izotopů jsou následující: $$A{\rm_r}({}^{36}{\rm##sAr})=35{,}968$$, $$A{\rm_r}({}^{38}{\rm##sAr})=37{,}963$$ a $$A{\rm_r}({}^{40}{\rm##sAr})=39{,}962$$.
Řešení
$$A{\rm_r}({}^{36}{\rm##sAr})=35{,}968$$ |
$$A{\rm_r}({}^{38}{\rm##sAr})=37{,}963$$ |
$$A{\rm_r}({}^{40}{\rm##sAr})=39{,}962$$ |
$$x_1=0{,}335\,5\,\%$$ |
$$x_2=0{,}063\,2\,\%$$ |
$$x_3=99{,}60\,\%$$ |
$$A{\rm_r}({\rm##sAr})=?$$ |
Neznámou atomovou relativní hmotnost vypočteme ze vzorce§§A{\rm_r}(X)=x_1##s\cdot##sA{\rm_r}(X_1)##s+##sx_2##s\cdot##sA{\rm_r}(X_2)##s+##sx_3##s\cdot##sA{\rm_r}(X_3),§§kde dosadíme známé hodnoty $$A{\rm_r}({}^{36}{\rm##sAr})=35{,}968$$, $$A{\rm_r}({}^{38}{\rm##sAr})=37{,}963$$, $$A{\rm_r}({}^{40}{\rm##sAr})=39{,}962$$ a nezapomeneme správě převést procenta na desetinná čísla, tedy určíme poměrné zastoupení daných izotopů.
Výpočet
§§\begin{align*}##nA{\rm_r}({\rm##sAr})=&x_1##s\cdot##sA{\rm_r}({}^{36}{\rm##sAr})##s+##sx_2##s\cdot##sA{\rm_r}({}^{38}{\rm##sAr})##s+##sx_3##s\cdot##sA{\rm_r}({}^{40}{\rm##sAr})##s\\##n=&##s0{,}003\,365##s\cdot##s35{,}968##s+##s0{,}000\,632##s\cdot##s37{,}963##s+##s0{,}9960##s\cdot##s39{,}962\\##n##s\doteq&##s##s39{,}95##n\end{align*}§§
Odpověď
Relativní atomová hmotnost argonu je $$39{,}95$$.
Vypočítejte relativní molekulovou hmotnost molekuly dusíku.
Řešení
$$M{\rm_r}({\rm##sN_2})=?$$ |
Relativní molekulovou hmotnost molekuly dusíku vypočteme jako součet relativních atomových hmotností všech atomů přítomných v molekule podle vzorce
§§M{\rm_r}({\rm##sN_2})=2\cdot##sA{\rm_r}({\rm##sN}),§§
kde dosadíme známou hodnotu atomové relativní hmotnosti dusíku vyčtenou z tabulky: $$A{\rm_r}({\rm##sN})=##s14{,}007$$.
Výpočet
§§M{\rm_r}({\rm##sN_2})=2\cdot##sA{\rm_r}({\rm##sN})=##s2\cdot##s14{,}007##s\doteq##s28{,}01§§
Odpověď
Relativní molekulová hmotnost molekuly dusíku je $$28{,}01$$.
Vypočítejte relativní molekulovou hmotnost sádry (hemihydrát síranu vápenatého).
Řešení
$$M{\rm_r}({\rm##sCaSO_4##s\cdot##s\frac{1}{2}H_2O})=?$$ |
Relativní molekulovou hmotnost sádry vypočteme jako součet relativních molekulových hmotností všech molekul, ze kterých se sloučenina skládá, tedy součtem $$M{\rm_r}({\rm##sCaSO_4})$$ a $$M{\rm_r}(\rm##sH_2O)$$. Platí proto
§§\begin{align*}##nM{\rm_r}({\rm##sCaSO_4##s\cdot##s\frac{1}{2}H_2O})=##s&M{\rm_r}({\rm##sCaSO_4})+\frac{1}{2}##s\cdot##sM{\rm_r}({\rm##sH_2O})\\##n=&##sA{\rm_r}({\rm##sCa})##s+A{\rm_r}({\rm##sS})##s+4##s\cdot##sA{\rm_r}({\rm##sO})+##s\frac{1}{2}##s\bigr(2\cdot##sA{\rm_r}({\rm##sH})##s+##sA{\rm_r}({\rm##sO})\bigl),##n\end{align*}§§kde dosadíme známé hodnoty atomových relativních hmotností vyčtených z tabulky: $$A{\rm_r}({\rm##sCa})=40{,}078,\;##sA{\rm_r}({\rm##sH})=1{,}008,\;##sA{\rm_r}({\rm##sS})=32{,}06\;##s\text{a}\;##sA{\rm_r}({\rm##sO})=15{,}999$$
Výpočet
§§\begin{align*}##nM{\rm_r}({\rm##sCaSO_4##s\cdot##s\frac{1}{2}H_2O})=##s&M{\rm_r}({\rm##sCaSO_4})+\frac{1}{2}##s\cdot##sM{\rm_r}({\rm##sH_2O})\\##n=&##sA{\rm_r}({\rm##sCa})##s+A{\rm_r}({\rm##sS})##s+4##s\cdot##sA{\rm_r}({\rm##sO})+##s\frac{1}{2}##s\bigr(2\cdot##sA{\rm_r}({\rm##sH})##s+##sA{\rm_r}({\rm##sO})\bigl)\\##n=&##s40{,}078+32{,}06+4\cdot##s15{,}999+\frac{1}{2}(2\cdot##s1{,}008+15{,}999)\\##n\doteq&##s145{,}14##n\end{align*}§§
Odpověď
Relativní molekulová hmotnost sádry je $$145{,}14$$.
Ibuprofen je kovalentní sloučenina, která je aktivní látkou mnoha známých volně dostupných léků sloužících ke tlumení bolesti, jako je například Ibalgin, Brufen, Ibuprofen a Nurofen. Jaká je molekulová hmotnost této organické sloučeniny se sumárním vzorcem $$\rm##sC_{13}H_{18}O_2$$?
Řešení
$$M{\rm_r}({\rm##sC_{13}H_{18}O_2})=?$$ |
Neznámou relativní molekulovou hmotnost ibuprofenu vypočteme jako součet všech relativních atomových hmotností prvků, ze kterých se sloučenina skládá, tedy ze třinácti atomů uhlíku, osmnácti atomů vodíku a dvou atomů kyslíku.
§§\begin{align*}##nM{\rm_r}({\rm##sC_{13}H_{18}O_2})=##s&13\cdot##sA{\rm_r}({\rm##sC})##s+18##s\cdot##sA{\rm_r}({\rm##sH})##s+##s2##s\cdot##sA{\rm_r}({\rm##sO})\\##n=##s&##s13\cdot##s12{,}011##s+##s18\cdot##s1{,}008+2\cdot##s15{,}999##s\\\doteq&##s206{,}29##s##n\end{align*}§§
Odpověď
Relativní molekulová hmotnost ibuprofenu je $$206{,}29$$.