計算加權同位素平均值
平均原子量是將每個同位素的相對質量與該同位素所佔的原子分率結合而成。請每行輸入一個同位素,格式為「質量,豐度百分比」。計算機會將每個百分比轉成分率,再乘以對應的同位素質量,最後將各貢獻加總。因此結果會偏向豐度較高的同位素,而不是自動落在最輕與最重質量的正中間。
預設的氯範例使用兩個同位素質量與豐度,合計為 100%。其答案約為 35.45 u,介於兩個同位素質量之間,且因氯-35 較為普遍而較接近該值。這說明瞭為什麼週期表上的小數並非「中子數的分數」:它代表的是一群包含多種同位素的原子之彙整結果。
為什麼要檢查豐度總和
加權平均假設所列分數描述的是完整的母體。計算器對已四捨五入的公佈值接受 0.05 個百分點的小容差,再將接受的總和歸一化為 100% 後再進行計算。它會拒絕明顯不完整或過大的總和。把 80% 歸一化會隱藏一個遺漏的同位素,因此在四捨五入容差範圍之外的總和絕不會被靜默修復。
每個質量必須為正數,每個豐度必須介於 0% 到 100% 之間。可接受 2 到 12 列同位數據。每一列以最後一個逗號作為分隔符,因此像「34.96885268, 75.78」這類數值仍然容易貼上與查核。格式錯誤的列會以編號標示,讓來源清單可以修正,而無需猜測哪個數值被忽略。
依照加權總和法
將 75.78% 轉為 0.7578,再乘以 34.96885268 u。將 24.22% 轉為 0.2422,乘以 36.96590260 u,然後將兩項相加。結果面板會在總和之前先印出每一個乘法。手算時可採用相同的步驟,在最後相加前保留足夠位數,以避免累積的四捨五入誤差。
當題目要求平均原子量時,請使用測量值或提供的同位素質量。質量數(如 35 和 37)可用於粗略示範,但無法重現精確的標準原子量。同樣地,在此輸入格式中,僅在將 0 到 1 之間的分數豐度轉為百分比後再使用。若把 0.7578 當作 75.78% 輸入,該同位素的權重會被低估 100 倍。
驗證平均值的做法
當所有豐度皆為非負數時,加權結果應介於最小與最大輸入同位素質量之間。若某同位素豐度為 100%,結果應等於該同位素的質量。交換兩個豐度後,結果應偏向獲得較大比例的同位素。這些檢查能夠在不查參考表的情況下,發現錯置的百分號與互換的列。
另外請檢視貢獻列表。貢獻值應加總為所報告的平均值,豐度總和應約為 100%。若公佈的豐度值為區間或依樣本來源而異,單一平均值可能無法描述所有材料。輸出僅反映所輸入的數字;並未聲稱同位素豐度在所有來源中皆為普遍且不變。
資料限制與隱私
自然豐度可能有所變動,放射性或合成元素可能沒有傳統的標準原子量。本計算器執行加權運算,但不會挑選同位素、驗證樣本、傳遞測量不確定度,或取代最新的 IUPAC 元素資料。在正式工作中使用結果時,請註明同位素質量與豐度的來源及日期。
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