Mase atoma i molekula su vrlo male, pa je zgodno odabrati masu jednog od atoma kao mjernu jedinicu i izraziti mase preostalih atoma u odnosu na nju. Upravo je to u?inio osniva? atomske teorije Dalton, koji je sastavio tablicu atomskih masa, uzimaju?i masu atoma vodika kao jedinicu.

Do 1961. godine u fizici se kao jedinica atomske mase uzimala 1/16 mase atoma kiseonika 16 O (skra?eno amu), a u hemiji - 1/16 prose?ne atomske mase prirodnog kiseonika, koji je me?avina. od tri izotopa. Jedinica hemijske mase bila je 0,03% ve?a od fizi?ke.

Trenutno je u fizici i hemiji usvojen jedinstveni mjerni sistem. 1/12 mase atoma ugljika 12 C se bira kao standardna jedinica atomske mase.

1 amu \u003d 1/12 m (12 C) \u003d 1,66057 x 10 -27 kg \u003d 1,66057 x 10 -24 g.

DEFINICIJA

Relativna atomska masa elementa (A r)- ovo je bezdimenzionalna veli?ina jednaka omjeru prosje?ne mase atoma elementa i 1/12 mase atoma 12 C.

Prilikom izra?unavanja relativne atomske mase uzima se u obzir obilje izotopa elemenata u zemljinoj kori. Na primjer, hlor ima dva izotopa 35 Cl (75,5%) i 37 Cl (24,5%).Relativna atomska masa hlora je:

A r (Cl) \u003d (0,755 x m (35 Cl) + 0,245 x m (37 Cl)) / (1/12 x m (12 C) = 35,5.

Iz definicije relativne atomske mase slijedi da je prosje?na apsolutna masa atoma jednaka relativnoj atomskoj masi puta amu:

m(Cl) = 35,5 x 1,66057 x 10 -24 = 5,89 x 10 -23 g.

Primjeri rje?avanja problema

PRIMJER 1

PRIMJER 2

atomska masa, relativna atomska masa(zastarjeli naziv - atomska te?ina) - vrijednost mase atoma, izra?ena u jedinicama atomske mase. Trenutno se pretpostavlja da je jedinica atomske mase 1/12 mase neutralnog atoma naj?e??eg izotopa ugljika 12C, tako da je atomska masa ovog izotopa po definiciji ta?no 12. Za bilo koji drugi izotop, atomska masa nije cijeli broj, iako je blizak masenom broju ovog izotopa (tj. ukupnom broju nukleona - protona i neutrona - u njegovom jezgru). Razlika izme?u atomske mase izotopa i njegovog masenog broja naziva se vi?ak mase (obi?no izra?en u MeV). Mo?e biti i pozitivno i negativno; razlog njenog nastanka je nelinearna zavisnost energije veze jezgara o broju protona i neutrona, kao i razlika u masama protona i neutrona.

Ovisnost atomske mase o masenom broju je sljede?a: vi?ak mase je pozitivan za vodik-1, s pove?anjem masenog broja opada i postaje negativan dok se ne postigne minimum za ?eljezo-56, zatim po?inje rasti i raste na pozitivne vrijednosti za te?ke nuklide. To odgovara ?injenici da se fisijom jezgri te?ih od ?eljeza osloba?a energija, dok je za fisiju lakih jezgara potrebna energija. Naprotiv, fuzija jezgri lak?ih od ?eljeza osloba?a energiju, dok fuzija elemenata te?ih od ?eljeza zahtijeva dodatnu energiju.

Atomska masa hemijskog elementa (tako?er "prose?na atomska masa", "standardna atomska masa") je ponderisana prose?na atomska masa svih stabilnih izotopa datog hemijskog elementa, uzimaju?i u obzir njihovu prirodnu zastupljenost u zemljinoj kori i atmosferi. Upravo je ta atomska masa predstavljena u periodnom sistemu, koristi se u stehiometrijskim prora?unima. Atomska masa elementa s poreme?enim omjerom izotopa (na primjer, oboga?enog nekim izotopom) razlikuje se od standardne.

Molekulska te?ina mo hemijskog jedinjenja je zbir atomskih masa elemenata koji ga ?ine, pomno?en sa stehiometrijskim koeficijentima elemenata prema hemijskoj formuli jedinjenja. Strogo govore?i, masa molekula je manja od mase njegovih sastavnih atoma za vrijednost jednaku energiji vezivanja molekula. Me?utim, ovaj defekt mase je 9-10 redova veli?ine manji od mase molekula i mo?e se zanemariti.

Definicija mola (i Avogadrovog broja) se bira tako da je masa jednog mola supstance (molarna masa), izra?ena u gramima, broj?ano jednaka atomskoj (ili molekularnoj) masi te supstance. Na primjer, atomska masa ?eljeza je 55,847. Dakle, jedan mol atoma ?eljeza (odnosno njihov broj jednak Avogadrovom broju, 6,022 1023) sadr?i 55,847 grama.

Direktno pore?enje i mjerenje masa atoma i molekula vr?i se pomo?u masenih spektrometrijskih metoda.
Pri?a
Do 1960-ih, atomska masa je odre?ena tako da izotop kisika-16 ima atomsku masu 16 (skala kisika). Me?utim, odnos kiseonika-17 i kiseonika-18 u prirodnom kiseoniku, koji je tako?e kori??en u prora?unima atomske mase, rezultirao je dvema razli?itim tablicama atomskih masa. Hemi?ari su koristili skalu zasnovanu na ?injenici da bi prirodna mje?avina izotopa kisika trebala imati atomsku masu od 16, dok su fizi?ari pripisali isti broj od 16 atomskoj masi najzastupljenijeg izotopa kisika (koji ima osam protona i osam neutrona).
Wikipedia

Mase atoma i molekula su vrlo male, pa je zgodno odabrati masu jednog od atoma kao mjernu jedinicu i izraziti mase preostalih atoma u odnosu na nju. Upravo je to u?inio osniva? atomske teorije Dalton, koji je sastavio tablicu atomskih masa, uzimaju?i masu atoma vodika kao jedinicu.

Do 1961. godine u fizici se kao jedinica atomske mase uzimala 1/16 mase atoma kiseonika 16O (skra?eno amu), a u hemiji 1/16 prose?ne atomske mase prirodnog kiseonika, koji je me?avina tri izotopa. Jedinica hemijske mase bila je 0,03% ve?a od fizi?ke.

Trenutno je u fizici i hemiji usvojen jedinstveni mjerni sistem. 1/12 mase atoma ugljika 12C odabrano je kao standardna jedinica atomske mase.

1 amu \u003d 1/12 m (12 C) \u003d 1,66057 x 10-27 kg \u003d 1,66057 x 10-24 g.

Prilikom izra?unavanja relativne atomske mase uzima se u obzir obilje izotopa elemenata u zemljinoj kori. Na primjer, hlor ima dva izotopa 35Cl (75,5%) i 37Cl (24,5%).Relativna atomska masa hlora je:

Ar(Cl) = (0,755xm(35Cl) + 0,245xm(37Cl)) / (1/12xm(12C) = 35,5.

Iz definicije relativne atomske mase slijedi da je prosje?na apsolutna masa atoma jednaka relativnoj atomskoj masi puta amu:

m(Cl) = 35,5 x 1,66057 x 10-24 = 5,89 x 10-23 g.

Primjeri rje?avanja problema

Relativna atomska i molekularna masa

Ovaj kalkulator je dizajniran za izra?unavanje atomske mase elemenata.

Atomska masa(tako?e se zove relativna atomska masa) Je vrijednost mase jednog atoma tvari. Relativna atomska masa se izra?ava u jedinicama atomske mase. Relativna atomska masa prepoznatljiv(Ta?no) te?ina atom. Istovremeno, stvarna masa atoma je premala i stoga neprikladna za prakti?nu upotrebu.

Atomska masa supstance uti?e na koli?inu protona i neutroni u jezgru atoma.

Masa elektrona je zanemarena jer je vrlo mala.

Da biste odredili atomsku masu tvari, morate unijeti sljede?e podatke:

• Broj protona- koliko protona ima u jezgru supstance;
• Broj neutrona Koliko neutrona ima u jezgru materije.

Na osnovu ovih podataka, kalkulator ?e izra?unati atomsku masu supstance, izra?enu u jedinicama atomske mase.

Tabela hemijskih elemenata i njihove atomske mase vodonik H 1,0079 nikla Nema 58,70 helijum on 4,0026 pekar Cu 63,546 litijum Li 6941 cink Zn 65,38 berilijum biti 9,01218 Galija Georgia 69,72 Bor AT 10,81 Njema?ka G.E. 72,59 ugljenik OD 12,011 arsenik kako 74,9216 nitrogen N 14,0067 selen su 78,96 kiseonik o 15,9994 Brom brom 79904 fluorida F 18,99840 kripton Cr 83,80 neon ne 20,179 rubidijum Rb 85,4678 natrijum na 22,98977 stroncijum izbrisani 87,62 magnezijum mg 24,305 itrijum Y 88,9059 aluminijum Al 26,98154 cirkonijum Zr 91,22 niobij Nb 92,9064 Nobel ne 255 molibden Mo 95,94 Lawrence lr 256 tehnecijum Ts 98,9062 Kurchatovy ka 261 rutenijum Ru 101,07 * * * rodijum rezus 102.9055 * * * paladijum Pd 106,4 * * * srebro Ag 107 868 * * * silikona ti 28,086 kadmijum CD 112,40 fosfor P 30,97376 Indija 114,82 sumpor 32,06 tin lok 118,69 hlor Cl 35,453 antimon Sb 121,75 argon Arkanzas 39,948 telur ove 127,60 kalijum To 39,098 jod I 126,904 kalcijum California 40,08 xenon Xe 131,30 skandij Ju?na Karolina 44,9559 cezijum Cs 132.9054 Titanijum ove 47,90 barijum ba 137,34 vanadij 50,9414 lantan la 138.9055 hrom Cr 51,996 cerijum Ce 140,12 mangan Minnesota 54,9380 Praseodim Pr 140.9077 gvo??e Fe 55,847 Ja ne Nd 144,24 kobalt Co. 58,9332 promethium ve?eri Samaria sm 150,4 bizmuta bi 208.9804 europium Evropska unija 151,96 Polonijum poslije 209 gadolinij G-d 157,25 ASTAT in 210 terbijum Tb 158.9254 radon Rn 222 disprozijum du $ 16,50 Francuska fr 223 Holmijum hej 164.9304 radijus R 226.0254 erbij Er 167,26 aktinijum naizmjeni?na struja 227 thulium Tm 168.9342 torijum th 232.0381 iterbijum Yb 173,04 protaktinijum Pennsylvania 231.0359 Lutetia Lu 174,97 Uran U 238,029 hafnijum visoka frekvencija 178,49 neptunijum Np 237.0482 tantal ovo je 180.9479 plutonijum Pu 244 volfram W 183,85 Amerika Am 243 renijum re 186,207 curie cm 247 osmijum OS 190,2 Berkeley B.K. 247 iridijum infracrveni 192,22 California uporedi 251 platina Pt 195,09 Einstein es 254 zlato Au 196.9665 fermi fm 257 ?iva ?iva 200,59 Mendelevy Maryland 258 talijum Tl 204,37 * * * Olovo Pb 207,2 * * *

Relativna atomska masa elementa Status zadatka: Odredite masu molekula kiseonika. broj zadatka. 4.1.2 iz "Zbirke zadataka pripreme za predstoje?e ispite iz fizike USPTU" informacije: Rje?enje: Razmotrimo molekularni molekul kisika \(\nu\) (proizvoljan broj). Podsjetimo da je formula kisika O2. Da bi se prona?la masa (\m) date koli?ine kiseonika, molekulska te?ina kiseonika \(M\) se mno?i sa brojem molova \(\nu\). Koriste?i periodni sistem, lako je utvrditi da je molarna masa kisika \ (M \) 32 g/mol ili 0,032 kg/mol. U jednom molu je ponekad ve?i broj avogadro molekula \ (N_A \) i v \ (\ nu \) mol - v \ (\ nu \), tj. Da biste prona?li masu jednog molekula \ (m_0 \), ukupna masa \ (m \) mora se podijeliti sa brojem molekula \ (N \). \[(m_0)=\frac(m)(N)\] \[(m_0)=\frac((\nu\cdot M))((\nu\cdot(N_A)))\] \((M_0)=\frac(M)(((N_A)))\] Avogadrov broj (N_A1) je tabelarna vrijednost jednaka 6,022 1023 mol-1. Vr?imo kalkulacije: \[(M_0) = \frac ((0.032)) ((6.022\cdot ((10) * (23)))) = 5.3\cdot (10^(-26)) \; = 5,3 kg\cdot(10^(-23))\; r\] Odgovor: 5,3 10-23 Ako ne razumijete rje?enje, i ako imate pitanja ili prona?ete gre?ku, mo?ete ostaviti komentar ispod. Atomi su veoma mali i veoma mali. Ako masu atoma hemijskog elementa izrazimo u gramima, onda ?e to biti broj za koji je zarez vi?e od dvadeset nula. Stoga je mjerenje mase atoma u gramima neprikladno. Me?utim, ako uzmemo vrlo malu masu po jedinici, sve ostale male mase mogu se izraziti kao omjer izme?u te jedinice. 1/12 mase atoma ugljika bira se kao jedinica za mjerenje mase atoma. Zove se 1/12 mase atoma ugljika. atomska masa(Ae. Formula atomske mase Relativna atomska masa vrijednost je jednaka omjeru stvarne mase atoma odre?enog kemijskog elementa i 1/12 stvarne mase atoma ugljika. Ovo je beskona?na koli?ina, po?to su dve mase razdvojene. Ar = matematika. / (1/12) ?olja. ipak, apsolutna atomska masa jednaka je relativnoj vrijednosti i ima mjernu jedinicu amu. To zna?i da relativna atomska masa pokazuje koliko je puta masa datog atoma ve?a od 1/12 atoma ugljika. Ako je atom Ar = 12, onda je njegova masa 12 puta ve?a od 1/12 mase atoma ugljika, ili, drugim rije?ima, 12 jedinica atomske mase. Mo?e biti samo za ugljik (C). Na atomu vodika (H) Ar = 1. To zna?i da je njegova masa jednaka masi 1/12 dijela mase atoma ugljika. Za kiseonik (O), relativna atomska masa je 16 amu. To zna?i da je atom kisika 16 puta ve?i od 1/12 atoma ugljika i ima 16 jedinica atomske mase. Najlak?i element je vodonik. Njegova masa je oko 1 amu. Kod najte?ih atoma, masa se pribli?ava 300 amu. Obi?no, za svaki hemijski element, njegova vrijednost je apsolutna masa atoma, izra?ena kao a. na primjer. Vrijednost jedinica atomske mase se bilje?i u periodnom sistemu. Koncept koji se koristi za molekule relativna molekulska te?ina (g). Relativna molekulska te?ina pokazuje koliko je puta masa molekula ve?a od 1/12 mase atoma ugljika. Me?utim, budu?i da je masa molekula jednaka zbroju masa njegovih atomskih atoma, relativna molekulska masa se mo?e na?i jednostavnim dodavanjem relativnih masa tih atoma. Na primjer, molekul vode (H2O) sadr?i dva atoma vodika sa Ar = 1 i jedan atom kiseonika sa Ar = 16. Dakle, gospodin (H2O) = 18. Mnoge supstance imaju nemolekularnu strukturu, kao ?to su metali. U ovom slu?aju, njihova relativna molekulska te?ina jednaka je njihovoj relativnoj atomskoj te?ini. Hemijom se naziva zna?ajna koli?ina maseni udio hemijskog elementa u molekulu ili supstanciji. Pokazuje kolika relativna molekulska te?ina pripada ovom elementu. Na primjer, u vodi, vodonik ima 2 dijela (kao oba atoma), a kisik 16. To zna?i da kada se vodonik pomije?a sa 1 kg i 8 kg kisika, oni reagiraju bez ostatka. Maseni udio vodonika je 2/18 = 1/9, a sadr?aj kisika 16/18 = 8/9. mikrobalans ina?e podr?ka, atomska ravnote?a(engleski microbial ili engleski nanotubes) je termin koji se odnosi na: velika grupa analiti?kih instrumenata, ?ija ta?nost meri masu od jednog do nekoliko stotina mikrograma; poseban instrument visoke preciznosti koji vam omogu?ava mjerenje mase objekata do 0,1 ng (nanovesy). opis Jedna od najranijih referenci na mikroglobus je iz 1910. godine, kada je William Ramsay obavije?ten o tome koliko je evoluirao, ?to je omogu?ilo da se odredi te?ina u rasponu tijela od 0,1 mm3 do 10-9 g (1 ng). Danas se termin "mikrobni" ?e??e koristi za ozna?avanje ure?aja koji mjere i odre?uju promjene mase u rasponu od mikrograma (10-6 grama). Mikrobiolozi su u?li u praksu savremenih istra?iva?kih i industrijskih laboratorija i proizvedeni su u razli?itim verzijama sa razli?itim osetljivostima i odgovaraju?im tro?kovima. Istovremeno se razvija tehnika mjerenja u oblasti nanograma. hemija. kako prona?i relativnu atomsku masu? Kada govorimo o mjerenju mase na nivou nanograma, ?to je va?no za mjerenje mase atoma, molekula ili klastera, prvo razmatramo masenu spektrometriju. U ovom slu?aju treba imati na umu da mjerenje mase ovom metodom podrazumijeva potrebu pretvaranja vaganja u jone, ?to je ponekad vrlo nepo?eljno. To nije potrebno kada se koristi jo? jedan prakti?no va?an i ?iroko kori?ten ure?aj za precizno mjerenje masivnih kvarcnih mikroba, ?iji je mehanizam djelovanja opisan u odgovaraju?em ?lanku. linkovi Jensen K., Kwanpyo Kim, Zettl A. Nanomehani?ki atomski detektor atomske rezolucije // arXiv: 0809.2126 (12. rujna 2008.).

U procesu razvoja nauke, hemija se suo?ila sa problemom izra?unavanja koli?ine supstance za izvo?enje reakcija i supstanci koje se dobijaju u njihovom toku.

Danas se za takve prora?une hemijske reakcije izme?u supstanci i sme?a koristi vrednost relativne atomske mase uklju?ene u periodni sistem hemijskih elemenata D. I. Mendeljejeva.

Hemijski procesi i utjecaj udjela elementa u tvarima na tok reakcije

Moderna nauka pod definicijom "relativne atomske mase hemijskog elementa" zna?i koliko je puta masa atoma datog hemijskog elementa ve?a od jedne dvanaestine atoma ugljenika.

Sa dolaskom ere hemije rasla je potreba za preciznim odre?ivanjem toka hemijske reakcije i njenih rezultata.

Stoga su hemi?ari neprestano poku?avali rije?iti problem ta?nih masa interakcijskih elemenata u materiji. Jedno od najboljih rje?enja u to vrijeme bilo je spajanje na najlak?i element. A te?ina njegovog atoma uzeta je kao jedna.

Istorijski tok brojanja supstance

U po?etku je kori?ten vodonik, a zatim kisik. Ali ovaj na?in izra?una se pokazao neta?nim. Razlog za to je prisustvo izotopa mase 17 i 18 u kiseoniku.

Stoga, posjedovanje mje?avine izotopa tehni?ki je dalo broj druga?iji od ?esnaest. Danas se relativna atomska masa elementa izra?unava na osnovu te?ine atoma ugljika uzete kao osnove, u omjeru 1/12.

Dalton je postavio temelje za relativnu atomsku masu elementa

Tek ne?to kasnije, u 19. veku, Dalton je predlo?io izra?unavanje pomo?u najlak?eg hemijskog elementa - vodonika. Na predavanjima svojim studentima demonstrirao je na figurama isklesanim od drveta kako su atomi povezani. Za ostale elemente koristio je podatke koje su prethodno dobili drugi nau?nici.

Prema Lavoisierovim eksperimentima, voda sadr?i petnaest posto vodonika i osamdeset pet posto kisika. Uz ove podatke, Dalton je izra?unao da je relativna atomska masa elementa koji ?ini vodu, u ovom slu?aju kisika, 5,67. Pogre?nost njegovih prora?una je zbog ?injenice da je pogre?no vjerovao u pogledu broja atoma vodika u molekulu vode.

Po njegovom mi?ljenju, postojao je jedan atom vodonika po atomu kiseonika. Koriste?i podatke hemi?ara Austina da amonijak sadr?i 20 posto vodonika i 80 posto du?ika, izra?unao je kolika je relativna atomska masa du?ika. Ovim rezultatom do?ao je do zanimljivog zaklju?ka. Ispostavilo se da je relativna atomska masa (formula amonijaka pogre?no uzeta sa jednim molekulom vodika i du?ika) ?etiri. U svojim prora?unima, nau?nik se oslanjao na periodi?ni sistem Mendeljejeva. Iz analize je izra?unao da je relativna atomska masa ugljika 4,4, umjesto ranije prihva?enih dvanaest.

Uprkos njegovim ozbiljnim gre?kama, Dalton je bio taj koji je prvi napravio tabelu sa nekim elementima. Tokom ?ivota nau?nika pretrpeo je brojne promene.

Izotopska komponenta supstance uti?e na vrednost ta?nosti relativne atomske te?ine

Kada se razmatraju atomske mase elemenata, mo?e se primijetiti da je ta?nost za svaki element razli?ita. Na primjer, za litijum je ?etvorocifreni, a za fluor je osmocifreni.

Problem je u tome ?to je izotopska komponenta svakog elementa razli?ita i varijabilna. Na primjer, obi?na voda sadr?i tri vrste izotopa vodika. Osim obi?nog vodonika, oni uklju?uju deuterijum i tricij.

Relativna atomska masa vodonikovih izotopa je dva, odnosno tri. "Te?ka" voda (formirana od deuterijuma i tricijuma) gore isparava. Stoga je manje izotopa vode u stanju pare nego u te?nom stanju.

Selektivnost ?ivih organizama na razli?ite izotope

?ivi organizmi imaju selektivno svojstvo u odnosu na ugljik. Ugljik s relativnom atomskom masom jednakom dvanaest koristi se za izgradnju organskih molekula. Stoga tvari organskog porijekla, kao i niz minerala, kao ?to su ugalj i nafta, sadr?e manji sadr?aj izotopa od neorganskih materijala.
Mikroorganizmi koji prera?uju i akumuliraju sumpor ostavljaju iza sebe izotop sumpora 32. U podru?jima gdje bakterije ne prera?uju, udio izotopa sumpora je 34, odnosno mnogo ve?i. Na osnovu omjera sumpora u stijenama tla geolozi dolaze do zaklju?ka o prirodi nastanka sloja – da li ima magmatsku ili sedimentnu prirodu.

Od svih hemijskih elemenata, samo jedan nema izotope - fluor. Stoga je njegova relativna atomska masa preciznija od ostalih elemenata.

Postojanje nestabilnih supstanci u prirodi

Za neke elemente relativna masa je data u uglastim zagradama. Kao ?to vidite, ovo su elementi koji se nalaze nakon uranijuma. ?injenica je da nemaju stabilne izotope i da se raspadaju osloba?anjem radioaktivnog zra?enja. Stoga je najstabilniji izotop naveden u zagradama.

Vremenom se pokazalo da je od nekih od njih mogu?e dobiti stabilan izotop u ve?ta?kim uslovima. Morao sam da promenim atomske mase nekih transuranijumskih elemenata u periodnom sistemu Mendeljejeva.

U procesu sinteze novih izotopa i mjerenja njihovog ?ivotnog vijeka, ponekad je bilo mogu?e prona?i nuklide s poluraspadom milionima puta du?im.

Nauka ne miruje, stalno se otkrivaju novi elementi, zakoni, odnosi razli?itih procesa u hemiji i prirodi. Stoga je nejasno i neizvjesno u kom obliku ?e se kemija i periodi?ni sistem hemijskih elemenata Mendeljejeva pokazati u budu?nosti, za sto godina. Ali ?elim vjerovati da ?e radovi hemi?ara akumulirani tokom proteklih stolje?a poslu?iti novom, savr?enijem znanju na?ih potomaka.

Sadr?aj ?lanka

ATOMSKA MASA. Koncept ove koli?ine je do?ivio dugoro?ne promjene u skladu sa promjenom ideje o atomima. Prema Daltonovoj teoriji (1803), svi atomi istog kemijskog elementa su identi?ni i njegova atomska masa je broj jednak omjeru njihove mase i mase atoma nekog standardnog elementa. Me?utim, oko 1920. godine postalo je jasno da su elementi prona?eni u prirodi dvije vrste: neki su zapravo identi?ni atomi, dok drugi imaju isti nuklearni naboj, ali razli?ite mase; takve vrste atoma su nazvane izotopi. Daltonova definicija stoga vrijedi samo za elemente prvog tipa. Atomska masa elementa predstavljenog s nekoliko izotopa je prosje?na vrijednost masenih brojeva svih njegovih izotopa, uzeta kao postotak koji odgovara njihovoj zastupljenosti u prirodi.

U 19. vijeku hemi?ari su koristili vodonik ili kiseonik kao standard u odre?ivanju atomskih masa. Godine 1904. 1/16 prosje?ne mase atoma prirodnog kisika (kiseoni?ka jedinica) usvojena je kao standard, a odgovaraju?a skala nazvana je kemijska. Maseno spektrografsko odre?ivanje atomskih masa izvr?eno je na osnovu 1/16 mase izotopa 16 O, a odgovaraju?a skala nazvana je fizi?ka. Dvadesetih godina pro?log veka otkriveno je da se prirodni kiseonik sastoji od me?avine tri izotopa: 16 O, 17 O i 18 O. U vezi s tim su se pojavila dva problema. Prvo, pokazalo se da relativno obilje prirodnih izotopa kiseonika neznatno varira, ?to zna?i da se hemijska skala zasniva na koli?ini koja nije apsolutna konstanta. Drugo, fizi?ari i kemi?ari su dobili razli?ite vrijednosti takvih derivacijskih konstanti kao ?to su molarni volumeni, Avogadrov broj, itd. Rje?enje problema prona?eno je 1961. godine, kada je 1/12 masenog izotopa ugljika 12 C (uglji?na jedinica). (1 amu, ili 1D (dalton), u SI jedinicama mase je 1,66057x10 -27 kg.) Prirodni ugljenik se tako?e sastoji od dva izotopa: 12 C - 99% i 13 C - 1%, ali nove vrednosti od atomskih masa elemenata povezani su samo sa prvim od njih. Kao rezultat, dobivena je univerzalna tablica relativnih atomskih masa. Pokazalo se i da je izotop 12C pogodan za fizi?ka mjerenja.

METODE ODRE?IVANJA

Atomska masa se mo?e odrediti fizi?kim ili hemijskim metodama. Hemijske metode se razlikuju po tome ?to u jednoj od faza ne uklju?uju same atome, ve? njihove kombinacije.

Hemijske metode.

Prema atomskoj teoriji, brojevi atoma elemenata u spojevima povezani su jedni s drugima kao mali cijeli brojevi (zakon vi?estrukih omjera, koji je otkrio Dalton). Stoga je za spoj poznatog sastava mogu?e odrediti masu jednog od elemenata, znaju?i mase svih ostalih. U nekim slu?ajevima, masa jedinjenja se mo?e meriti direktno, ali se obi?no nalazi indirektnim metodama. Razmotrimo oba ova pristupa.

Atomska masa Al nedavno je odre?ena na sljede?i na?in. Poznate koli?ine Al su pretvorene u nitrat, sulfat ili hidroksid, a zatim kalcinirane u glinicu (Al 2 O 3 ) koja je precizno kvantificirana. Iz omjera izme?u dvije poznate mase i atomskih masa aluminija i kisika (15,9)

prona?ao atomsku masu Al. Me?utim, direktno pore?enje sa atomskom masom kiseonika mo?e odrediti atomske mase samo nekoliko elemenata. Za ve?inu elemenata oni su odre?eni indirektno analizom klorida i bromida. Prvo, ova jedinjenja za mnoge elemente mogu se dobiti u ?istom obliku, a drugo, za njihova precizna kvantitativno odre?ivanje, hemi?ari imaju na raspolaganju osetljivu analiti?ku metodu zasnovanu na pore?enju njihovih masa sa masom srebra. Da biste to u?inili, precizno odredite masu analiziranih spojeva i masu srebra koja je potrebna za interakciju s njima. Atomska masa ?eljenog elementa izra?unava se na osnovu atomske mase srebra - referentne vrijednosti u takvim definicijama. Atomska masa srebra (107.870) u uglji?nim jedinicama odre?ena je indirektnom hemijskom metodom.

Fizi?ke metode.

Sredinom 20. vijeka postojala je samo jedna fizi?ka metoda za odre?ivanje atomskih masa, ?etiri se danas naj?e??e koriste.

Gustina gasa.

Prva fizi?ka metoda bila je zasnovana na odre?ivanju gustine gasa i na ?injenici da, u skladu sa Avogadrovim zakonom, jednake zapremine gasova pri istoj temperaturi i pritisku sadr?e isti broj molekula. Stoga, ako odre?eni volumen ?istog CO 2 ima masu 1,3753 ve?u od iste zapremine kisika pod istim uvjetima, tada molekula CO 2 mora biti 1,3753 puta te?a od molekule kisika (mol. masa O 2 = 31,998) , tj. masa molekula CO 2 na hemijskoj skali je 44,008. Ako od ove vrijednosti oduzmemo masu dva atoma kisika, jednaku 31,998, dobi?emo atomsku masu ugljika - 12,01. Da bi se dobila preciznija vrijednost, potrebno je uvesti niz korekcija, ?to komplikuje ovu metodu. Ipak, uz njegovu pomo? do?lo se do vrlo vrijednih podataka. Dakle, nakon otkri?a plemenitih plinova (He, Ne, Ar, Kr, Xe), metoda zasnovana na mjerenju gustine pokazala se jedinom prikladnom za odre?ivanje njihove atomske mase.

Masena spektroskopija.

Ubrzo nakon Prvog svjetskog rata, F. Aston je stvorio prvi maseni spektroskop za precizno odre?ivanje masenih brojeva razli?itih izotopa i time otvorio novu eru u historiji odre?ivanja atomskih masa. Danas postoje dvije glavne vrste masenih spektroskopa: maseni spektrometri i maseni spektrografi (posljednji je, na primjer, instrument Aston). Maseni spektrograf je dizajniran za prou?avanje pona?anja protoka elektri?no nabijenih atoma ili molekula u jakom magnetskom polju. Otklon naelektrisanih ?estica u ovom polju je proporcionalan odnosu njihove mase i njihovog naelektrisanja, a one se bele?e kao linije na fotografskoj plo?i. Pore?enjem polo?aja linija koje odgovaraju odre?enim ?esticama sa polo?ajem linije za element sa poznatom atomskom masom, mo?e se sa dovoljnom precizno??u odrediti atomska masa ?eljenog elementa. Dobra ilustracija metode je pore?enje mase molekule CH 4 (metana) sa masenim brojem najlak?eg izotopa kiseonika, 16 O. Jednako nabijeni ioni metana i 16 O se istovremeno pu?taju u komoru masenog spektrografa i njihov polo?aj je zabilje?en na fotografskoj plo?i. Razlika u polo?aju njihovih linija odgovara razlici mase od 0,036406 (na fizi?koj skali). Ovo je mnogo ve?a preciznost nego ?to mo?e dati bilo koja hemijska metoda.

Ako element koji se prou?ava nema izotopa, tada nije te?ko odrediti njegovu atomsku masu. Ina?e, potrebno je odrediti ne samo masu svakog izotopa, ve? i njihov relativni sadr?aj u smjesi. Ova vrijednost se ne mo?e odrediti s dovoljnom precizno??u, ?to ograni?ava upotrebu masene spektrografske metode za pronala?enje atomskih masa izotopskih elemenata, posebno te?kih. Nedavno je pomo?u masene spektrometrije bilo mogu?e sa velikom precizno??u utvrditi relativnu zastupljenost dva izotopa srebra, 107 Ag i 109 Ag. Mjerenja su izvr?ena u Ameri?kom nacionalnom birou za standarde. Koriste?i ove nove podatke i ranija mjerenja masa izotopa srebra, atomska masa prirodnog srebra je rafinirana. Sada se ova vrijednost smatra jednakom 107,8731 (hemijska skala).

Nuklearne reakcije.

Einsteinov odnos izme?u mase i energije mo?e se koristiti za odre?ivanje atomskih masa odre?enih elemenata. Razmotrimo reakciju bombardiranja 14 N jezgara brzim jezgrama deuterijuma sa stvaranjem izotopa 15 N i obi?nog vodika 1 H:

14 N + 2 H = 15 N + 1 H + Q

Kao rezultat reakcije osloba?a se energija Q\u003d 8 615 000 eV, ?to je, u skladu s Einsteinovom jedna?inom, ekvivalentno 0,00948 a.m.u. To zna?i da masa 14 N + 2 H prema?uje masu 15 N + 1 H za 0,00948 amu, a ako znamo masene brojeve bilo koja tri izotopa koji u?estvuju u reakciji, mo?emo prona?i masu ?etvrtog. Metoda omogu?ava odre?ivanje razlike izme?u masenih brojeva dva izotopa s ve?om precizno??u od masene spektrografske metode.

Radiografija.

Ova fizi?ka metoda mo?e se koristiti za odre?ivanje atomske mase tvari koje formiraju pravilnu kristalnu re?etku na uobi?ajenim temperaturama. Metoda se zasniva na odnosu izme?u atomske (ili molekularne) mase kristalne supstance, njene gustine, Avogadrovog broja i odre?enog koeficijenta, koji se odre?uje iz udaljenosti izme?u atoma u kristalnoj re?etki. Potrebno je izvr?iti precizna mjerenja dvije veli?ine: konstante re?etke rendgenskim metodama i gustine piknometrijom. Primjena metode je ograni?ena te?ko?ama dobivanja ?istih savr?enih kristala (bez slobodnih mjesta i nedostataka bilo koje vrste).

Rafiniranje atomskih masa.

Sva mjerenja atomskih masa koja su obavljena prije vi?e od 20 godina vr?ena su hemijskim metodama ili metodom zasnovanom na odre?ivanju gustine gasova. Nedavno su se podaci dobiveni spektrometrijskim i izotopskim metodama poklapali s tako velikom precizno??u da je Me?unarodna komisija za atomske mase odlu?ila ispraviti atomske mase 36 elemenata, od kojih 18 nema izotopa.
vidi tako?e