この実験について
1つの元素の同位体を混合し、平均原子質量を計算して、イオンを磁場セクターに通します。同位体の存在比の変化と、質量、イオンの電荷、装置の形状の変化を区別しましょう。
学習目標
- 存在比で加重した平均質量を計算します。
- 質量電荷比を質量スペクトルに関連付けます。
- 加速電圧と磁場がイオンの軌道に与える影響を調べます。
使い方
- 1代表的な塩素同位体の混合比を記録し、その平均質量を35および37と比較します。
- 2軽い同位体の割合を1まで増やし、残るスペクトルピークを予測します。
- 3イオンを発射し、それぞれの半径と到達時間を比較します。
- 4磁場を2倍にして、平均原子質量が一定のまま、両方の半径が半分になるかを確かめます。
モデル
前提条件
- 質量と代表的な存在比の値はNISTに基づいています。天然の同位体存在比は試料によって異なる場合があります。
- イオンは、選択された同じ正の整数電荷を持ちます。電子の静止質量を差し引き、イオン化結合エネルギーによる質量補正は無視します。
- 注入時に瞬時に加速され、磁場は一様です。衝突、ビーム幅、検出器の応答は考慮しません。作図の縮尺を調整しても、ミリメートル単位の読み取り値は変わりません。
授業で試してみましょう
- Q1存在比を変えるとピークの高さは変わるのに、ピークの位置は変わらないのはなぜですか？
- Q2同位体の質量が整数の質量数と異なるのはなぜですか？
よくある質問
加重平均は、1個の原子の質量ですか？
通常は違います。同位体集団における個数加重平均であり、個々の原子はそれぞれ1つの同位体質量を持ちます。
電荷が大きいほど、ビームはより強く曲がりますか？
電圧と質量が一定の場合、半径は電荷の平方根に反比例します。また、イオンは加速器からより速く出ていきます。