Атомная масса
Атомная масса (ma) — отношение абсолютной массы атома к 1/12 части абсолютной массы атома углерода-12 (12C), ядро которого содержит шесть протонов и шесть нейтронов. Масса одного другого изотопа не равна целому числу в результате воздействия энергии связи ядер.
Атомная масса изотопа примерно равна целому числу: в основном первая цифра после десятичной запятой — это 0 или 9. Это целое число называется массовым номером и является суммой числа протонов и числа нейтронов в атомном ядре.
Закономерность приращения атомной массы в зависимости от массового номера такова: отклонение начинается с положительного у водорода-1, становится отрицательным, пока не достигается минимум у железа-56, затем возрастает до положительных значений у тяжелых изотопов с ростом атомного номера. Это соответствует тому, что расщепление элемента, который тяжелее железа, высвобождает энергию, а расщепление элемента, что легче железа, требует энергии. Противоположное оправдывается для реакций слияния ядер: слияние элементов, являющихся легче железа, высвобождает энергию, слияние же элементов тяжелее железа, нуждается в энергии.
Если речь идет о химическом элементе вообще, атомная масса (также «относительная атомная масса», «средняя атомная масса» или «атомный вес»), представленная в периодической таблице, является средней атомной массой всех стабильных изотопов данного химического элемента. Эту атомную массу используют в стехиометрических расчетах. Она обычно применяется как масса в граммах одного моля атомов элемента, также называется молярной массой.
Термин «атомный вес» теперь постепенно вытесняется термином «относительная атомная масса». Термин «стандартный атомный вес» (который теперь использует IUPAC), касается средней относительной атомной массы элемента.
То же определение касается молекул, и в этом случае его называют молекулярной массой. Молекулярную массу соединения можно рассчитать, добавляя атомные массы элементов, составляющих ее, умноженные на коэффициенты элементов по химической формуле. И сама масса может быть рассчитана для соединений, что не создают молекул.
Прямое сравнение и измерение масс атомов и молекул выполняется масс-спектрометрией.
Один моль вещества всегда точно содержит атомную или молекулярную массу вещества, выраженную в граммах. Например, атомная масса железа равна 55,845. Поэтому один моль атомов железа весит 55,845 грамм.
История[править]
До 60-х годов XX века атомную массу обозначали так, что изотоп кислорода-16 имел атомную массу 16. Однако соотношение кислорода-17 к кислороду-18 в природном кислороде, что также использовался в расчетах атомной массы, приводило к наличию двух различных таблиц атомных масс.
Ранее химики и физики использовали две различные шкалы атомных масс. Химики использовали шкалу, основанную на том, что естественная смесь изотопов кислорода имела атомную массу 16, тогда как физики присваивали то же число 16 атомной массе самого распространенного изотопа кислорода (что имеет восемь протонов и восемь нейтронов). Унифицированная шкала основана на углероде-12, 12C, что соответствует потребности физиков в шкале, основанной на чистом изотопе, и по числам стоит около шкалы химиков.
В сентябре 1803 года английский ученый Джон Дальтон впервые составил первую таблицу атомных масс, известных в то время элементов. Несколько позже шведский химик и минералог Йёнс Якоб Берцелиус за элемент сравнения предложил кислород. В настоящее время пользуются углеродными единицами (а.е.м.)
1 а.е.м. = (С) = 1,66043·10-24г.
Масса атома, выраженная в а.е.м., называется атомной массой.