Kimya

Kütle Spektrometresi

Kütle Spektrometresi, bir elementte kaç izotop bulunduğunu, her izotopun tam olarak kütlesin ve bağıl miktarını saptamak için kullanılır.

Buharlaştırılmış madde, elektronla bombardıman edilerek + yüklü iyonlar oluşturulur. Bu iyonlar – yüklü bir levhaya doğru çekilerek bu levha üzerinde bulunan dar bir aralıktan hızlı geçirilirler.

İyon demeti bu aşamadan sonra manyetik bir alan içinden geçirilir. Yüklü tanecikler manyetik bir alan içinde dairesel bir yörünge izlerler.

Taneciğin yükü arttıkça, kütlesi azaldıkça doğrusal yörüngeden sapma da artar.

Bu nedenle, manyetik bir alanda + yüklü bir iyonun izlediği dairesel yörüngenin yarıçapı o iyonun q/m değerine bağlıdır.

q=Taneciğin yükü, m=Taneciğin kütlesi, v=Taneciğin hızı, H=Magnetik alan şiddeti, r=Sapan taneciğin yarı çapı.

Burada r’nin küçülmesi sapmanın çok olacağını göstermektedir. Dolayısıyla; kütle azaldıkça ve yük arttıkça r küçülür.

ÖRNEK:

Neon kütle tayf ölçerindeki, 2 çizgi grubu verir. Bu çizgiler, Ne+2 ve Ne+1 iyonlarına aittir. Her grup ayrıca 3 çizgi içerir. Bu da neonun 3 izotopu olduğunu gösterir. Her dizinin dar aralıkları kütle farkından kaynaklanır.

Kısaca önce yükü büyük kütlesi küçük olan izotop düşer.

Ne onun izotopları 20, 21, 22 kütle numaraları izotoplardır.

ÖRNEK:

Klor gazının kütle tayfında Cl2+, Cl+ ve Cl+2 şeklinde iyon grupları oluşturuyor. Klorun izotoplarının 35 ve 37 kütle numarasına sahip olduğu bilindiğine ve doğada bulunma oranının sırayla %75 ve %25 olduğuna göre; Klorun oluşturduğu kütle tayfının nitel durumu nasıl olmalıdır?

ÇÖZÜM:


1- Bu 3 iyon 3 çizgi grubu oluşturur.

2- Yükü büyük olan izotop önce düşer. Koyu çizgiler izotopun bolluk durumunu göstermektedir.

3- Yükü eşitse kütlesi küçük olan önce düşer.

4-Cl2+ molekülünde 35-35, 35-37, 37-37 izotopları olma ihtimalini düşünmeliyiz.

Ortalama (Ağırlıklı) Atom Kütlesi

Atom kütleleri için 12 standart alındığı halde, atom kütlelerini gösteren çizelgede karbonun atom kütlesi 12,011 olarak verilmektedir. Standart olarak alınan karbon atomları yalnızca karbon-12 atomlarıdır. Oysa doğal karbonda ayrıca 13C ve 14C de vardır. Bu iki izotopun varlığı gözlenen atom kütlesinin 12 den büyük olmasını sağlar. Bir elementin atom kütlesi (ağırlığı izotopların doğada bulunma oranlarına göre, ağırlıklı atom kütlelerinin ortalamasıdır. Doğada bulunma yüzdelerine göre ağırlıklı ortalama alınması çok önemlidir. Karbon-12 doğada daha bol bulunduğundan, ağırlıklı atom kütlesi 12 ye daha yakın olmalıdır. Ağırlıklı atom kütlesi şöyle hesaplanır.


Örnek:

12C=12.00 akb (doğada bulunma yüzdesi=%98,9)

12C=13.00 akb (doğada bulunma yüzdesi=%1,1)

ÇÖZÜM:
Ortalama Atom Ağırlığı: 12 . 0,989 + 13. 0,11= 12,01115 akb

 

Örnek:

35Cl=34,97 akb (doğada bulunma yüzdesi=%75,53 )

37Cl=36,5 akb (doğada bulunma yüzdesi=%24,77 )

ÇÖZÜM:

Ortalama Atom Ağırlığı: 34,7 . 0,7553 + 36,97 . 0,2477 = 35,453 akb

Örnek:

Li’ un ortalama atom kütlesi: 6,941 dir.

6Li=6,015 akb

7Li=7,016 akb

Bu iki izotopun doğada bulunma % lerini hesaplayınız?

ÇÖZÜM:

Ortalama Atom Ağırlığı: 6,015 . x + 7,016 . (100-x) = 6,941

NOT: Hesaplama yapmadan izotopun büyük bir bölümünün 7Li ye yakın olduğu görülür.

 

Related Posts

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir