1. 获取铁的同位素数据
铁有四种稳定同位素,其原子质量及自然丰度如下(数据来源:NIST):

⁵⁴Fe:原子质量 = 53.939610 u,丰度 = 5.845%
⁵⁶Fe:原子质量 = 55.934937 u,丰度 = 91.754%
⁵⁷Fe:原子质量 = 56.935394 u,丰度 = 2.119%
⁵⁸Fe:原子质量 = 57.933276 u,丰度 = 0.282%
2. 将丰度转换为小数
例如:
⁵⁴Fe丰度:5.845% → 0.05845
⁵⁶Fe丰度:91.754% → 0.91754
其他同理。
3. 计算各同位素的贡献值
每个同位素的贡献 = 原子质量 × 丰度(小数):
⁵⁴Fe:53.939610 × 0.05845 ≈ 3.1533
⁵⁶Fe:55.934937 × 0.91754 ≈ 51.3226
⁵⁷Fe:56.935394 × 0.02119 ≈ 1.2064
⁵⁸Fe:57.933276 × 0.00282 ≈ 0.1634
4. 求和得到相对原子质量
将所有贡献值相加:
[ 3.1533 + 51.3226 + 1.2064 + 0.1634 ≈ 55.8457 ]
四舍五入后,铁的相对原子质量为 55.85(周期表中通常简写为 55.845)。
关键点说明
原子质量 vs. 质量数:计算时需使用精确的原子质量(考虑核结合能导致的“质量亏损”),而非直接用质量数(如⁵⁶Fe的质量数56 ≠ 实际原子质量55.934937 u)。
丰度数据:需确保各同位素丰度之和为100%,以避免误差。
通过以上步骤,即可从实验数据推导出铁的相对原子质量。