Атомная масса: различия между версиями
| [непроверенная версия] | [отпатрулированная версия] |
Содержимое удалено Содержимое добавлено
Атомная масса Метки: замена через визуальный редактор |
м автоматическая отмена правки участника 12345AZ54321, вредной с вероятностью 0.924 Метка: откат |
||
Строка 1:
{{викифицировать}}
'''А́томная ма́сса''' — [[масса]] [[атом]]а. Единица измерения в [[СИ]] — [[килограмм]], по факту обычно применяется внесистемная единица [[атомная единица массы]].
== Общие сведения ==
Одним из фундаментальных свойств атома является его [[масса]]. Абсолютная масса атома — величина чрезвычайно малая. Так, атом [[водород]]а имеет массу около {{nobr|1,67{{e|−24}} г}}<ref>См. [[Фундаментальные физические постоянные#Некоторые другие физические постоянные]].</ref>. Поэтому в химии (преимущественно для практических целей) значительно удобнее пользоваться относительной (условной) величиной, которую называют ''относительной атомной массой'' или просто ''атомной массой'' и которая показывает, во сколько раз масса атома данного элемента больше массы атома другого элемента, принятой за единицу измерения массы.
В качестве единицы измерения атомных и молекулярных масс принята {{frac|1|12}} часть массы нейтрального атома наиболее распространённого [[Изотопы углерода|изотопа углерода]] [[Углерод-12|<sup>12</sup>C]]<ref>Поэтому атомная масса этого изотопа по определению равна {{nobr|12 (а. е. м.)}} '''точно'''</ref>. Эта внесистемная единица измерения массы получила название ''атомная единица массы'' ({{nobr|[[а. е. м.]]}}) или дальтон (Да).
Разность между атомной массой изотопа и его [[Массовое число|массовым числом]] называется [[избыток массы|избытком массы]] (обычно его выражают в М[[эВ]]). Он может быть как положительным, так и отрицательным; причина его возникновения — нелинейная зависимость энергии связи ядер от числа протонов и нейтронов, а также различие в массах протона и нейтрона.
Зависимость атомной массы изотопа от [[Массовое число|массового числа]] такова: избыток массы положителен у [[протий|водорода-1]], с ростом массового числа он уменьшается и становится отрицательным, пока не достигается минимум у [[Железо-56|железа-56]], потом начинает расти и возрастает до положительных значений у тяжёлых [[нуклид]]ов. Это соответствует тому, что деление ядер, более тяжёлых, чем железо, высвобождает энергию, тогда как деление лёгких ядер требует энергии. Напротив, слияние ядер легче железа высвобождает энергию, слияние же элементов тяжелее железа требует дополнительной энергии.
Атомная масса [[химический элемент|химического элемента]] (также «средняя атомная масса», «стандартная атомная масса») является [[Среднее арифметическое взвешенное|средневзвешенной]] атомной массой всех существующих в природе<!--внимание: не обязательно стабильных--> изотопов данного химического элемента с учётом их природной (процентной) [[распространённость изотопов|распространённости]] в [[земная кора|земной коре]] и атмосфере. Именно эта атомная масса представлена в [[периодическая таблица|периодической таблице]] [[Д. И. Менделеев]]а, её используют в [[Стехиометрия|стехиометрических]] расчётах. Атомная масса элемента с нарушенным изотопным соотношением (например, обогащённого каким-либо изотопом) отличается от стандартной. Для [[моноизотопный элемент|моноизотопных элементов]] (таких как [[иод]], [[золото]] {{nobr|и т. п.}}) атомная масса элемента совпадает с атомной массой его единственного представленного в природной смеси изотопа. Для химических элементов, отсутствующих в природе (синтетических химических элементов), таких как [[технеций]], [[кюрий]] {{nobr|и т. п.}}, в качестве атомной массы элемента условно указывают массовое число наиболее стабильного из известных изотопов этого элемента; такие значения в таблице Менделеева традиционно указываются в квадратных скобках.
== Относительная атомная масса ==
[[Относительная атомная масса|'''Относи́тельная а́томная ма́сса''']] (устаревшее название — '''атомный вес''') — значение [[Масса|массы]] [[атом]]а, выраженное в [[атомная единица массы|атомных единицах массы]]. Определяется как отношение массы атома данного элемента к {{frac|1|12}} массе нейтрального атома изотопа [[Углерод-12|углерода {{sup|12}}C]]. Из определения следует, что относительная атомная масса является [[Безразмерная величина|безразмерной величиной]]<ref>{{книга |автор=Чертов А. Г. |заглавие=Единицы физических величин |ответственный= |ссылка= |место=М. |издательство=«[[Высшая школа (издательство)|Высшая школа]]» |год=1977 |том= |страниц=287 |страницы= |isbn=}}</ref>.
== Молекулярная (молярная) масса ==
'''[[Молекулярная масса|Молекулярной массой]]''' химического соединения называется сумма атомных масс элементов, составляющих его, умноженных на стехиометрические коэффициенты элементов по химической формуле соединения. Строго говоря, масса молекулы меньше массы составляющих её атомов на величину, равную энергии связи молекулы (см. выше). Однако этот ''дефект массы'' на 9—10 [[Порядок величины|порядков]] меньше массы молекулы, и им можно пренебречь.
Определение [[моль|моля]] (и [[число Авогадро|числа Авогадро]]) выбирается таким образом, чтобы масса одного моля вещества ([[молярная масса]]), выраженная в [[грамм]]ах (на моль), была численно равна атомной (или молекулярной) массе этого вещества. Например, атомная масса железа равна {{nobr|55,847 а. е. м.}} Следовательно, один моль железа (то есть количество атомов железа, равное числу Авогадро, ≈6,022{{e|23}}) имеет массу {{nobr|55,847 г}}.
Прямое сравнение и измерение масс атомов и молекул выполняется с помощью [[масс-спектрометрия|масс-спектрометрических методов]].
== История ==
При вычислениях атомных масс изначально (с начала XIX века, по предложению [[Дальтон, Джон|Дж. Дальтона]]; см. [[Атомистическая теория Дальтона]]) за [[Единицы измерения массы|единицу массы]] [относительную] принимали массу атома водорода как самого лёгкого элемента и по отношению к нему вычисляли массы атомов др. элементов. Но так как атомные массы большинства элементов определяются, исходя из состава их [[Оксиды|кислородных соединений]], то фактически (де-факто) вычисления производились по отношению к атомной массе кислорода, которая принималась равной 16; отношение между атомными массами кислорода и водорода считали равным 16 : 1. Впоследствии более точные измерения показали, что это отношение равно {{nobr|15,874 : 1}} или, что то же самое, {{nobr|16 : 1,0079}}, — в зависимости от того, к какому атому — кислорода или водорода — относить целочисленное значение. Изменение атомной массы кислорода повлекло бы за собой изменение атомных масс большинства элементов. Поэтому было решено оставить для кислорода атомную массу 16, приняв атомную массу водорода равной 1,0079.
Таким образом, за единицу атомной массы принималась {{frac|1|16}} часть массы атома кислорода, получившая название ''кислородной единицы''. В дальнейшем было установлено, что природный кислород представляет собой [[Полиизотопный элемент|смесь изотопов]], так что кислородная единица массы характеризует среднее значение массы атомов природных изотопов кислорода (кислорода-16, [[Кислород-17|кислорода-17]] и [[Кислород-18|кислорода-18]]), которое оказалось непостоянным из-за природных вариаций изотопного состава кислорода. Для атомной физики такая единица оказалась неприемлемой, и в этой отрасли науки за единицу атомной массы была принята {{frac|1|16}} часть массы атома кислорода {{sup|16}}O. В результате оформились две шкалы атомных масс — химическая и физическая. Наличие двух шкал атомных масс создавало большие неудобства. Величины многих констант, рассчитанных по физической и химической шкалам, оказывались различными<ref>''[[Некрасов, Борис Владимирович|Некрасов Б. В.]]'' Основы общей химии. — 3-е изд. — М.: Химия, 1973. — Том I. — С. 22—27.</ref>. Это неприемлемое положение привело к введению углеродной шкалы атомных масс вместо кислородной.
Единая шкала относительных атомных масс и новая единица атомной массы принята [[ИЮПАП|Международным съездом физиков]] (1960) и унифицирована [[ИЮПАК|Международным съездом химиков]] (1961; спустя 100 лет после [[Съезд химиков в Карлсруэ|1-го Международного съезда химиков]]), вместо предыдущих двух кислородных единиц атомной массы — физической и химической. Кислородная <u>химическая</u> единица равна 0,999957 новой углеродной единицы атомной массы. В современной шкале относительные атомные массы кислорода и водорода равны соответственно {{nobr|15,9994 : 1,0079…}} Поскольку новая единица атомной массы привязана к конкретному изотопу, а не к среднему значению атомной массы химического элемента, природные изотопные вариации не сказываются на воспроизводимости этой единицы.
== Примечания ==
{{примечания}}
== Литература ==
* {{cite journal|first=Michael E.|last=Wieser|coauthors=et al.|title=Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report)|journal=[[Pure and Applied Chemistry]]|year=2013|volume=85|issue=5|pages=1047—1078|url=http://pac.iupac.org/publications/pac/pdf/2013/pdf/8505x1047.pdf|deadlink=yes|archiveurl=https://web.archive.org/web/20150616072019/http://pac.iupac.org/publications/pac/pdf/2013/pdf/8505x1047.pdf|archivedate=2015-06-16|accessdate=2015-07-17}}{{ref-en}}
* {{ВТ-ЭСБЕ|Вес атомов}}
* {{книга
| автор =
| часть = Атом (Размеры и масса атомов). Атомный вес
| ссылка часть =
| заглавие = Физический энциклопедический словарь (в 5 т.)
| оригинал =
| ссылка =
| викитека =
| ответственный = Б. А. Введенский
| издание =
| место = М
| издательство = Сов. энциклопедия
| год = 1960
| том = 1
| страницы = 107, 119–121
| столбцы =
| страниц = 664
| серия =
| isbn =
| doi =
| тираж =
| ref =
}}
* ''Дикерсон Р., Грей Г., Хейт Дж''. Основные законы химии: В 2 томах. Пер. с англ. — М.: Мир, 1982. 652 с., ил. — Т. 1. — С. 13—65, 114, 267—295.
* {{книга
| автор =
| часть = Атомная масса
| ссылка часть = http://femto.com.ua/articles/part_1/0221.html <!-- http://enc-dic.com/enc_physics/Atomnaja-massa-144.html (текст не полный) -->
| заглавие = Физическая энциклопедия (в 5 т.)
| оригинал =
| ссылка =
| викитека =
| ответственный = А. М. Прохоров (ред. кол.)
| издание =
| место = М
| издательство = Сов. энциклопедия
| год = 1988
| том = 1
| страницы = 152
| столбцы =
| страниц = 704
| серия =
| isbn =
| doi =
| тираж =
| ref =
}}
* {{книга
| автор =
| часть = Атомная масса
| ссылка часть = http://enc-dic.com/enc_chemistry/Atomnaja-massa-3443.html
| заглавие = Химическая энциклопедия (в 5 т.)
| оригинал =
| ссылка =
| викитека =
| ответственный = И. Л. Кнунянц (ред. кол.)
| издание =
| место = М
| издательство = Сов. энциклопедия
| год = 1988
| том = 1
| страницы = 216
| столбцы =
| страниц = 623
| серия =
| isbn =
| doi =
| тираж =
| ref =
}}
== Ссылки ==
* [http://www.chem100.ru/text.php?t=018b Атомная масса / Справочник химика] ([http://www.chem100.ru/art.php?t=am дополнительная информация ])
* [http://www.iupac.org/publications/pac/series/atomicweights/ Публикации атомных масс 1969—2013] — в журнале «Pure and Applied Chemistry», на сайте [[ИЮПАК]]
* [http://physics.nist.gov/cgi-bin/Compositions/stand_alone.pl?ele=&ascii=html&isotype=some Атомные массы всех изотопов]
* [http://www.nndc.bnl.gov/masses/ AME2003 atomic mass evaluation]
* [https://web.archive.org/web/20080916054253/http://www.nndc.bnl.gov/amdc/ Atomic Mass Data Center]
{{rq|sources|refless}}
| |||