Відносна атомна маса


Кожен атом має певну масу, значення якої надзвичайно мале (від 1·10-24 до 1·10-22 кг). Користуватися такими значеннями в хімічних розрахунках дуже незручно, тому на практиці замість абсолютних мас атомів використовуються відносні атомні маси (називати цю величину просто, атомна маса – не вірно) і позначаються символом Ar. Відносні атомні маси є співвідношенням між абсолютними масами різних атомів.

Відносна атомна маса елемента – це число, що показує, у скільки разів маса одного атома даного елемента більше 1/12 частини маси атома ізотопу Карбону-12 (12С).

Наприклад, округлені значення відносної атомної маси Оксиґену і Флуору складають 16,00 і 19,00. Звідси, значення абсолютної атомної маси для одного атома Оксиґену більше в 16 разів, а значення тієї ж величини для одного атома Флуору більше в 19 разів, ніж значення 1/12 частини абсолютної атомної маси атома 12С , а маси атомів O і F відносяться між собою як 16 : 19.

Відносні атомні маси елементів вказані в Періодичній системи елементів. В електронній таблиці представленій нижче, є дані про відносну атомну масу всіх елементів Періодичної системи.

Для більшості елементів в Періодичній системі вказані середньоаріфметичні значення відносних атомних мас для природної суміші ізотопів цих елементів (ізотопно-змішані елементи). Карбон також зустрічається в природі у вигляді двох ізотопів 12С (98,90%) і 13С (1,10%); цій природній суміші відповідає значення відносної атомної маси 12,0000·0,9890 + 13,0034·0,0110 = 12,011 а.о.м. яку і відображено в таблиці. Природний Флуор складається тільки з одного ізотопу – изотопно чистий елемент, його відносна атомна маса визначена досить точно 18.9984032 а.о.м.

Раніше за точку відліку відносних атомних мас приймався Оксиґен (маса 1/16 частини атома Оксиґену називалася кисневою одиницею), причому у фізиці використовувався чистий ізотоп 16O (відносна атомна маса 16,0000 а.о.м. ), а в хімії – природна суміш ізотопів з тим самим значенням відносної атомної маси. Таким чином, в старій фізичній літературі відносні маси елементів відповідали фізичній шкалі з кисневою одиницею, маса якої дорівнює 1,65976·10-24 г, а в старій хімічній літературі – хімічній шкалі з кисневою одиницею, маса якої 1,66022·10-24 г. З метою уніфікації в 1959-1961 р Міжнародні союзи теоретичної та прикладної фізики і теоретичної і прикладної хімії затвердили нову шкалу, засновану на відносній атомній масі 12С для якого значення відносної атомної маси встановлено рівним 12,0000 (точно). За сучасною шкалою атомною одиницею маси (а.о.м.) є уніфікована карбонова одиниця, яка дорівнює 1,660538782(83)·10-27 кг (за даними 2006 г). Значення відносних атомних мас елементів визначають як частка від ділення значення абсолютної атомної маси атома даного елемента до 1/12 частини абсолютної маси атома ізотопу 12С.

Приклад. Маса атома Флуору 3,15481·10-23 г, отже, відносна атомна маса Флуору Ar(F) = 3,15481·10-23 г / 1,660538782 (83)·10-24 г = 18,9984 а.о.м.

Атомна одиниця маси – фундаментальна фізико-хімічна постійна, значення якої буде уточнюватися в міру розвитку техніки вимірювання. Офіційно рекомендованими є англомовні терміни atomic mass unit (a.m.u.) або unified atomic mass unit (u.a.m.u.).

Міжнародний союз теоретичної і прикладної хімії – ІЮПАК (International Union of Pure and Applied Chemistry) – IUPAC, кожні два роки публікує зведення уточнених значень Ar для всіх хімічних елементів. В останні десятиріччя з’явилися дві тенденції: для ізотопно-чистих елементів значення Ar визначаються все більш точно за рахунок підвищення чутливості вимірювальних приладів, а для ізотопно-змішаних елементів точність визначення Ar знижується через відмінності ізотопного складу в пробах різного походження.
! Комісія ІЮПАК з хімічної освіти рекомендує використовувати для навчальних цілей значення Ar, що містять не менше чотирьох значущих цифр.

Значення відносної атомної маси відомі і для кожного ізотопу будь-якого елементу (тобто для кожного нукліду). Значення Ar для ізотопу Гідрогену 1H (протій) і 2H (дейтерій) дорівнюють 1,0078 і 2,0141, для ізотопів 16O, 17O i 18O – відповідно 15,9949; 16,9991 і 17,9992; для ізотопу 27Al = 26,9815. Ціле число, яке зазначено в лівому верхньому індексі у символу елемента (12С), тобто фактично округлене значення його відносної атомної маси. Воно називається масовим числом ізотопу і дорівнює сумі нуклонів (протонів і нейтронів) в ядрі атома цього ізотопу.

З вищесказаного випливає, що маса (точніше маса спокою) одного нуклона в атомних одиницях маси дорівнює приблизно одиниці; точні значення: mp = 1.007276 а.о.м. для протона, і mn = 1.008665 а.о.м. для нейтрона. Звідси ясний вибір шкали для відносних мас елементів; найпростіший атом водню (один протон в ядрі) повинен мати одиничне значення Ar, приблизно рівне масі протона (точне значення 1,00794 а.о.м.).
Коефіцієнтом пропорційності між одиницею маси – грамом і одиницею відносної атомної маси є число Авогадро одно NA = 6.02214082 (11)·1023 моль-1.

Comments are closed.