Jednotka atómovej hmotnosti predstavuje množstvo rovnajúce sa. Ako vypočítať atómovú hmotnosť

Jednotka atómovej hmotnosti(označenie A. jesť.), ona je dalton, - mimosystémová jednotka hmotnosti, používaná pre hmotnosti molekúl, atómov, atómových jadier a elementárnych častíc. Odporúčané na použitie IUPAP v roku 1960 a IUPAC v roku 1961. Oficiálne sa odporúčajú anglické výrazy jednotka atómovej hmotnosti (am.u.) a presnejšie - jednotná jednotka atómovej hmotnosti (u.a.m.u.)(univerzálna atómová jednotka hmotnosti, ale v ruskojazyčných vedeckých a technických zdrojoch sa používa menej často).

Atómová hmotnostná jednotka je vyjadrená ako hmotnosť uhlíkového nuklidu 12 C. 1 a. e.m. sa rovná jednej dvanástine hmotnosti tohto nuklidu v jadrovom a atómovom prirodzenom stave. Založená v roku 1997 v 2. vydaní IUPAC Handbook of Terms, číselná hodnota je 1 a. e.m. ≈ 1,6605402(10) ∙ 10 −27 kg ≈ 1,6605402(10) ∙ 10 −24 g.

Na druhej strane, 1a. e.m. je prevrátená hodnota Avogadrovho čísla, to znamená 1/N A g. Tento výber jednotky atómovej hmotnosti je vhodný v tom, že molárna hmotnosť daného prvku, vyjadrená v gramoch na mol, sa presne zhoduje s hmotnosťou atómu tohto prvku. prvok, vyjadrený v A. jesť.

Príbeh

Pojem atómovej hmotnosti zaviedol John Dalton v roku 1803; mernou jednotkou atómovej hmotnosti bola najskôr hmotnosť atómu vodíka (tzv. vodíková stupnica). V roku 1818 Berzelius publikoval tabuľku atómových hmotností vo vzťahu k atómovej hmotnosti kyslíka, ktorá bola považovaná za 103. Berzeliusov systém atómových hmotností prevládal až do 60. rokov 19. storočia, kedy chemici opäť prijali vodíkovú stupnicu. Ale v roku 1906 prešli na kyslíkovú stupnicu, podľa ktorej sa 1/16 atómovej hmotnosti kyslíka brala ako jednotka atómovej hmotnosti. Po objavení izotopov kyslíka (16 O, 17 O, 18 O) sa atómové hmotnosti začali udávať v dvoch mierkach: chemická, ktorá vychádzala z 1/16 priemernej hmotnosti prírodného atómu kyslíka, a fyzikálna, s jednotka hmotnosti rovnajúca sa 1/16 hmotnosti atómového nuklidu 16 O. Použitie dvoch stupníc malo množstvo nevýhod, v dôsledku ktorých sa v roku 1961 prešlo na jedinú, uhlíkovú stupnicu.

V základnom stave.

Jednotka atómovej hmotnosti nie je jednotkou Medzinárodného systému jednotiek (SI), ale Medzinárodný výbor pre váhy a miery ju klasifikuje ako jednotku prijateľnú na použitie na rovnakej úrovni ako jednotky SI. V Ruskej federácii je schválený na použitie ako nesystémová jednotka bez obmedzenia doby platnosti schválenia s oblasťou použitia „Atómová fyzika“. V súlade s GOST 8.417-2002 a „Nariadeniami o jednotkách množstiev povolených na použitie v Ruskej federácii“ sa názov a označenie jednotky „jednotka atómovej hmotnosti“ nesmie používať s viacnásobnými a viacnásobnými predponami SI.

Odporúčané na použitie IUPAP v roku 1960 a IUPAC v roku 1961. Oficiálne sa odporúčajú anglické výrazy atómová hmotnostná jednotka(a.m.u.) a presnejšie jednotná jednotka atómovej hmotnosti(u. a. m. u.) - „univerzálna jednotka atómovej hmotnosti“; vo vedeckých a technických zdrojoch v ruskom jazyku sa tento používa menej často.

Číselná hodnota

V roku 1997 2. vydanie Príručky pojmov IUPAC stanovilo číselnú hodnotu a. jesť. :

1a. e.m. = 1 660 540 2(10)×10 −27 kg= 1,660 540 2(10) × 10-24.

1a. e.m., vyjadrená v gramoch, sa číselne rovná prevrátenej strane Avogadroho čísla, teda 1/ N A, vyjadrenej v mol −1. Molárna hmotnosť určitej látky vyjadrená v gramoch na mol je číselne rovnaká ako hmotnosť molekuly tejto látky vyjadrená v a. jesť.

Keďže hmotnosti elementárnych častíc sú zvyčajne vyjadrené v elektrónvoltoch, je dôležitý konverzný faktor medzi eV a a. jesť. :

1a. e.m. = 0,931 494 095 4(57) GeV/ s 2; 1 GeV/s2 = 1 073 544 110 5(66) a. jesť. 1a. e.m. = 1 660 539 040(20)×10 −27 kg.

Príbeh

Napíšte recenziu na článok "Atómová jednotka hmotnosti"

Odkazy

• (Angličtina)

Poznámky

Literatúra

• Jednotky atómovej hmotnosti // Fyzikálny encyklopedický slovník (5 zväzkov) / B. A. Vvedensky. - M.: Sov. encyklopédia, 1960. - T. 1. - S. 117. - 664 s.
• Garshin A.P. Relatívna atómová hmotnosť // . - St. Petersburg. : Peter, 2011. - s. 11-13, 16-19. - 288 s. - ISBN 978-5-459-00309-3.
• // Fyzická encyklopédia (5 zväzkov) / A. M. Prochorov (vyd. zväzok). - M.: Sov. encyklopédia, 1988. - T. 1. - S. 151–152. - 704 s.
• // Chemická encyklopédia (5 zväzkov) / I. L. Knunyants (vyd. zväzok). - M.: Sov. encyklopédia, 1988. - T. 1. - S. 216. - 623 s.

Úryvok charakterizujúci jednotku atómovej hmotnosti

Pierre sedel v obývačke, kde s ním Shinshin, akoby s návštevou zo zahraničia, začal pre Pierra nudný politický rozhovor, ku ktorému sa pridali aj ostatní. Keď začala hrať hudba, Natasha vošla do obývačky a smiala sa a červenala sa priamo k Pierrovi a povedala:
- Mama mi povedala, aby som ťa požiadal o tanec.
"Bojím sa, že si pomýlim čísla," povedal Pierre, "ale ak chceš byť mojím učiteľom..."
A ponúkol svoju hrubú ruku, spustiac ju nízko, útlemu dievčaťu.
Kým sa páry usadili a hudobníci zoradili, Pierre si sadol k svojej malej slečne. Nataša bola úplne šťastná; tancovala s veľkým, s niekým, kto prišiel zo zahraničia. Sedela pred všetkými a rozprávala sa s ním ako s veľkým dievčaťom. V ruke mala vejár, ktorý jej dala jedna slečna držať. A v tej najsvetskejšej póze (Boh vie, kde a kedy sa to naučila), ona, ovievala sa a usmievala sa cez vejár, prehovorila k svojmu pánovi.
- Čo je, čo je? Pozri, pozri,“ povedala stará grófka, prešla chodbou a ukázala na Natašu.
Natasha sa začervenala a zasmiala sa.
- No a čo ty, mami? Nuž, aký druh lovu hľadáte? Čo je tu prekvapujúce?

Uprostred tretej eko-schôdze sa stoličky v obývačke, kde hrali gróf a Marya Dmitrievna, dali do pohybu a väčšina ctených hostí a starí ľudia sa po dlhom sedení naťahovali a ukladali peňaženky a peňaženky. vo vreckách vyšli dverami haly. Marya Dmitrievna kráčala vpred s grófom - obaja s veselými tvárami. Gróf s hravou zdvorilosťou, ako balet, ponúkol svoju okrúhlu ruku Márii Dmitrievnej. Vzpriamil sa a tvár sa mu rozžiarila obzvlášť statočným, šibalským úsmevom, a len čo zatancovala posledná figúrka ecosaise, zatlieskal muzikantom a zakričal do zboru, pričom oslovil prvé husle:
- Semyon! Poznáte Danilu Kuporovú?
Toto bol grófov obľúbený tanec, ktorý tancoval v mladosti. (Danilo Kupor bol v skutočnosti jednou postavou Angličanov.)
"Pozri ocka," zakričala Natasha na celú sálu (úplne zabudla, že tancuje s veľkým), sklonila kučeravú hlavu na kolená a prepukla v zvonivý smiech po celej sále.
Vskutku, všetci v sále s úsmevom radosti hľadeli na veselého starca, ktorý vedľa svojej dôstojnej dámy, Mary Dmitrievny, ktorá bola od neho vyššia, objal ruky, potriasol nimi včas, narovnal ramená, vykrútil sa. nohami, mierne podupkávajúc nohami a s čoraz rozkvitanejším úsmevom na okrúhlej tvári pripravoval divákov na to, čo malo prísť. Len čo sa ozvali veselé, vyzývavé zvuky Danily Kuporovej, podobné veselému štebotaniu, všetky dvere sály sa zrazu zaplnili mužskými tvárami na jednej strane a ženskými usmievavými tvárami sluhov na strane druhej, ktorí vyšli pozri na veselého pána.
- Otec je náš! Orol! – ozvala sa nahlas opatrovateľka z jedných dverí.
Gróf dobre tancoval a vedel to, ale jeho pani nevedela a nechcela dobre tancovať. Jej obrovské telo stálo vzpriamene s mocnými rukami ovisnutými (podala sieťku grófke); tancovala len jej prísna, ale krásna tvár. To, čo bolo vyjadrené v celej okrúhlej postave grófa, sa v Maryi Dmitrievne prejavilo iba v čoraz usmievavejšej tvári a šklbaní nosa. Ale ak gróf, čoraz nespokojnejší, uchvátil publikum prekvapením z obratných krútení a ľahkých skokov svojich mäkkých nôh, Marya Dmitrievna s najmenšou horlivosťou v pohybe ramenami alebo obtáčaní rúk v zákrutách a dupaní neurobila nič. menej dojem na základe zásluh, ktorý všetci ocenili jej obezitu a vždy prítomnú tvrdosť. Tanec bol čoraz živší. Protistrany na seba nedokázali upútať pozornosť ani minútu a ani sa o to nepokúšali. Všetko obsadil gróf a Marya Dmitrievna. Natasha ťahala rukávy a šaty všetkých prítomných, ktorí už mali oči na tanečníkoch, a žiadala, aby sa pozreli na ocka. Počas prestávok tanca sa gróf zhlboka nadýchol, mával a kričal na hudobníkov, aby rýchlo hrali. Rýchlejšie, rýchlejšie a rýchlejšie, rýchlejšie a rýchlejšie a rýchlejšie, počítanie prebiehalo, teraz na špičkách, teraz na pätách, ponáhľal sa okolo Maryy Dmitrievny a nakoniec obrátil svoju dámu na svoje miesto, urobil posledný krok a zdvihol mäkkú nohu z za chrbtom, sklonil spotenú hlavu s usmiatou tvárou a mával pravou rukou za búrlivého potlesku a smiechu, najmä od Natashe. Obaja tanečníci sa zastavili, ťažko dýchali a utierali sa cambrickými vreckovkami.
"Takto sa tancovalo za našich čias, ma chere," povedal gróf.
- Ach áno, Danila Kupor! - povedala Marya Dmitrievna, silno a dlho vypustila ducha a vyhrnula si rukávy.

Kým Rostovovci v sále za zvukov unavených rozladených hudobníkov tancovali šiestu angličtinu a unavení čašníci a kuchári pripravovali večeru, zasiahla grófa Bezukhyho šiesta rana. Lekári vyhlásili, že nie je nádej na uzdravenie; pacient dostal tichú spoveď a prijímanie; Pripravovali sa na pomazanie a v dome vládol ruch a úzkosť z očakávania, bežné v takýchto chvíľach. Za domom, za bránami, sa tlačili hrobári, ktorí sa schovávali pred blížiacimi sa vozmi a čakali na bohatú objednávku na grófsky pohreb. Vrchný veliteľ Moskvy, ktorý neustále posielal pobočníkov, aby sa informovali o grófovom postavení, sa v ten večer sám prišiel rozlúčiť so slávnym šľachticom Kataríny, grófom Bezukhim.
Nádherná prijímacia miestnosť bola plná. Všetci s úctou vstali, keď odtiaľ vyšiel vrchný veliteľ, ktorý bol s pacientom asi pol hodiny sám, mierne vracal poklony a snažil sa čo najrýchlejšie prejsť pohľadom lekárov, duchovných a príbuzných. fixované na neho. Princ Vasilij, ktorý počas týchto dní schudol a zbledol, odpílil hlavného veliteľa a potichu mu niečo niekoľkokrát zopakoval.
Keď princ Vasilij odprevadil hlavného veliteľa, sadol si sám na stoličku v hale, prekrížil si nohy vysoko, položil si lakeť na koleno a zavrel oči rukou. Keď takto dlho sedel, vstal a nezvyčajne unáhlenými krokmi, rozhliadajúc sa vystrašenými očami, prešiel dlhou chodbou do zadnej polovice domu, k najstaršej princeznej.
Tí v slabo osvetlenej miestnosti sa medzi sebou rozprávali nerovnomerným šepotom a zakaždým stíchli a s očami plnými otázok a očakávaní sa pozreli späť na dvere, ktoré viedli do komnát umierajúceho, a vydali slabý zvuk, keď niekto vyšiel von. alebo doň vstúpil.
„Ľudská hranica,“ povedal starý pán, duchovný, pani, ktorá si sadla vedľa neho a naivne ho počúvala, „hranica bola stanovená, ale nemôžete ju prekročiť.
"Zaujímalo by ma, či nie je príliš neskoro na vykonanie pomazania?" - s pridaním duchovného titulu, opýtala sa pani, akoby na túto vec nemala vlastný názor.
„Je to veľká sviatosť, matka,“ odpovedal duchovný a prešiel si rukou po plešine, po ktorej sa ťahalo niekoľko prameňov vyčesaných polosivých vlasov.
-Kto je to? bol sám vrchný veliteľ? - spýtali sa na druhom konci miestnosti. - Aký mladistvý!...
- A siedma dekáda! Čo sa vraj gróf nedozvie? Chceli ste vykonať pomazanie?

A rovná 1/12 hmotnosti tohto nuklidu.

Odporúčané na použitie IUPAP v rokoch a IUPAC v rokoch. Oficiálne sa odporúčajú anglické výrazy jednotka atómovej hmotnosti (am.u.) a presnejšie - jednotná jednotka atómovej hmotnosti (u.a.m.u.)(univerzálna atómová jednotka hmotnosti, ale v ruskojazyčných vedeckých a technických zdrojoch sa používa menej často).

1a. e.m., vyjadrené v gramoch, sa číselne rovná prevrátenej strane Avogadrovho čísla, teda 1/N A, vyjadrenej v mol -1. Molárna hmotnosť daného prvku, vyjadrená v gramoch na mol, je číselne rovnaká ako hmotnosť molekuly tohto prvku, vyjadrená v a. jesť.

Keďže hmotnosti elementárnych častíc sú zvyčajne vyjadrené v elektrónvoltoch, je dôležitý konverzný faktor medzi eV a a. jesť. :

1a. e.m. ≈ 0,931 494 028(23) GeV/ c²; 1 GeV/ c² ≈ 1 073 544 188 (27) a. e.m. 1 hod. e.m. kg.

Príbeh

Pojem atómová hmotnosť zaviedol John Dalton v roku 1995; mernou jednotkou atómovej hmotnosti bola najskôr hmotnosť atómu vodíka (tzv. vodíková stupnica). Berzelius zverejnil tabuľku atómových hmotností vzťahujúcich sa na atómovú hmotnosť kyslíka, ktorá bola považovaná za 103. Berzeliusov systém atómových hmotností prevládal až do 60. rokov 19. storočia, kedy chemici opäť prijali vodíkovú stupnicu. Ale prešli na kyslíkovú stupnicu, podľa ktorej sa 1/16 atómovej hmotnosti kyslíka brala ako jednotka atómovej hmotnosti. Po objavení izotopov kyslíka (16 O, 17 O, 18 O) sa atómové hmotnosti začali udávať v dvoch mierkach: chemickej, ktorá vychádzala z 1/16 priemernej hmotnosti atómu prírodného kyslíka, a fyzikálnej, s hmotnostnou jednotkou rovnajúcou sa 1/16 hmotnosti atómového nuklidu 16 O. Použitie dvoch stupníc malo množstvo nevýhod, v dôsledku ktorých prešli na jedinú, uhlíkovú stupnicu.

Odkazy

• Základné fyzikálne konštanty --- Kompletný zoznam

Poznámky

13.4. Atómové jadro

13.4.2. Hromadný defekt. Väzbová energia nukleónov v jadre

Hmotnosť nukleónov, ktoré tvoria jadro, prevyšuje hmotnosť jadra. Keď sa tvorí jadro, z nukleónov sa uvoľňuje pomerne veľa energie. K tomu dochádza v dôsledku skutočnosti, že časť nukleónovej hmoty sa premieňa na energiu.

Na „rozdelenie“ jadra na jednotlivé nukleóny je potrebné vynaložiť rovnaké množstvo energie. Práve táto okolnosť určuje stabilitu väčšiny prirodzene sa vyskytujúcich jadier.

Hmotnostný defekt je rozdiel medzi hmotnosťou všetkých nukleónov tvoriacich jadro a hmotnosťou jadra:

∆m = M N − m jed,

Explicitne je vzorec na výpočet hromadného defektu nasledujúci:

∆m = Zm p + (A − Z )m n − m jed,

kde Z je číslo náboja jadra (počet protónov v jadre); mp - hmotnosť protónov; (A − Z) - počet neutrónov v jadre; A je hmotnostné číslo jadra; m n - hmotnosť neutrónu.

Hmotnosti protónov a neutrónov sú referenčné veličiny.

V medzinárodnom systéme jednotiek sa hmotnosť meria v kilogramoch (1 kg), ale pre pohodlie sú hmotnosti protónu a neutrónu často uvedené v jednotkách hmotnosti, atómových hmotnostných jednotkách (amu) a energetických jednotkách, megaelektrónvoltoch (MeV). ).

Ak chcete previesť hmotnosti protónu a neutrónu na kilogramy, musíte:

• doplňte do vzorca hodnotu hmotnosti špecifikovanú v amu

m (a.u.m) ⋅ 1,66057 ⋅ 10-27 = m (kg);

• doplňte do vzorca hodnotu hmotnosti špecifikovanú v MeV

m (MeV) ⋅ | e | ⋅ 10 6 s 2 = m (kg),

kde |e | - elementárny náboj, |e | = 1,6 ⋅ 10 -19 °C; c je rýchlosť svetla vo vákuu, c ≈ 3,0 ⋅ 10 8 m/s.

Hodnoty hmotností protónov a neutrónov v uvedených jednotkách sú uvedené v tabuľke.

Častice	Hmotnosť
	kg	a.e.m.	MeV
Proton	1,67262 ⋅ 10 −27	1,00728	938,28
Neutrón	1,67493 ⋅ 10 −27	1,00866	939,57

Energia rovnajúca sa väzbovej energii nukleónov v jadre Eb sa uvoľňuje pri tvorbe jadra z jednotlivých nukleónov a súvisí s hmotnostným defektom podľa vzorca

E St = ∆mc 2,

kde Eb je väzbová energia nukleónov v jadre; Δm - hromadný defekt; c je rýchlosť svetla vo vákuu, c = 3,0 ⋅ 10 8 m/s.

Explicitne je vzorec na výpočet väzbovej energie nukleónov v jadre nasledujúci:

E st = (Z m p + (A − Z) m n − m jed) ⋅ c 2,

kde Z je číslo poplatku; mp - hmotnosť protónov; A - hmotnostné číslo; m n - hmotnosť neutrónu; m jed je hmotnosť jadra.

Vďaka prítomnosti väzbovej energie sú atómové jadrá stabilné.

Presne povedané, väzbová energia nukleónov v jadre je záporná hodnota, keďže práve táto energia chýba jadru na rozdelenie na jednotlivé nukleóny. Pri riešení úloh sa však zvykne hovoriť o hodnote väzbovej energie rovnajúcej sa jej modulu, t.j. O kladná hodnota.

Na charakterizáciu sily jadra použite špecifická väzbová energia- väzbová energia na nukleón:

E st ud = E st A,

kde A je hmotnostné číslo (zhoduje sa s počtom nukleónov v jadre).

Čím nižšia je špecifická väzbová energia, tým je jadro menej pevné.

Prvky umiestnené na konci tabuľky D.I. Mendelejev, majú nízku väzbovú energiu, takže majú vlastnosť rádioaktivita. Môžu sa spontánne rozpadnúť a vytvárať nové prvky.

Väzbová energia v medzinárodnom systéme jednotiek sa meria v jouloch (1 J). Problémy však často vyžadujú väzbovú energiu v megaelektrónvoltoch (MeV).

Väzbovú energiu v MeV možno vypočítať dvoma spôsobmi:

1) do vzorca na výpočet väzbovej energie dosaďte hodnoty všetkých hmotností v kilogramoch, najskôr získajte hodnotu väzbovej energie v jouloch:

E St (J) = (Z m p + (A − Z) m n − m jed) ⋅ s 2,

kde m p, m n, m jed sú hmotnosti protónu, neutrónu a jadra v kilogramoch; potom pomocou vzorca preveďte jouly na megaelektrónvolty

E svetlo (MeV) = E svetlo (J) | e | ⋅ 10 6 ,

kde |e | - elementárny náboj, |e | = 1,6 ⋅ 10 -19 °C;

2) do vzorca na výpočet hmotnostného defektu dosaďte hodnoty všetkých hmotností v atómových hmotnostných jednotkách; získajte hodnotu hmotnostného defektu aj v atómových hmotnostných jednotkách:

Δ m (a.u.m.) = Z m p + (A − Z) m n − m jed,

kde m p, m n, m jed sú hmotnosti protónu, neutrónu a jadra v atómových hmotnostných jednotkách; potom vynásobte výsledok číslom 931,5:

E svetlo (MeV) = Δ m (am.m.u.) ⋅ 931,5.

Príklad 11. Pokojové hmotnosti protónu a neutrónu sú rovné 1,00728 amu. a 1,00866 amu resp. Jadro izotopu hélia H 2 3 e má hmotnosť 3,01603 amu. Nájdite hodnotu špecifickej väzbovej energie nukleónov v jadre uvedeného izotopu.

Riešenie . Energia rovnajúca sa väzbovej energii nukleónov v jadre sa uvoľňuje pri tvorbe jadra z jednotlivých nukleónov a súvisí s hmotnostným defektom podľa vzorca

E St = ∆mc 2,

kde Δm je hmotnostný defekt; c je rýchlosť svetla vo vákuu, c = 3,00 ⋅ 10 8 m/s.

Hmotnostný defekt je rozdiel medzi hmotnosťou všetkých nukleónov tvoriacich jadro a hmotnosťou jadra:

∆m = M N − m jed,

kde M N je hmotnosť všetkých nukleónov, ktoré tvoria jadro; m jed je hmotnosť jadra.

Hmotnosť všetkých nukleónov, ktoré tvoria jadro, sa spočíta:

• z hmotnosti všetkých protónov -

Mp = Zmp,

kde Z je číslo náboja izotopu hélia, Z = 2; mp - hmotnosť protónov;

• z hmotnosti všetkých neutrónov -

Mn = (A − Z )m n,

kde A je hmotnostné číslo izotopu hélia, A = 3; m n - hmotnosť neutrónu.

Výslovný vzorec na výpočet hromadného defektu je preto nasledujúci:

Δ m = Z m p + (A − Z) m n − m jed,

a vzorec na výpočet väzbovej energie nukleónov v jadre je

E St = (Z m p + (A − Z) m n − m jed) ⋅ c 2.

Aby ste získali väzbovú energiu v MeV, môžete do napísaného vzorca nahradiť hmotnosti protónu, neutrónu a jadra v amu. a využiť výhody ekvivalencie hmotnosti a energie (1 amu je ekvivalentné 931,5 MeV), t.j. vypočítajte pomocou vzorca

E svetlo (MeV) = (Z m p (a.u.m.) + (A − Z) m n (am.u.m.) − m jed (am.u.m.)) ⋅ 931,5.

Výpočet udáva hodnotu väzbovej energie nukleónov v jadre izotopu hélia:

E svetlo (MeV) = (2 ⋅ 1,00728 + (3 − 2) ⋅ 1,00866 − 3,01603) ⋅ 931,5 = 6,700 MeV.

Špecifická väzbová energia (väzbová energia na nukleón) je pomer

E st ud = E st A,

kde A je počet nukleónov v jadre špecifikovaného izotopu (hmotnostné číslo), A = 3.

Poďme počítať:

E st ud = 6,703 = 2,23 MeV/nukleón.

Špecifická väzbová energia nukleónov v jadre izotopu hélia H 2 3 e je 2,23 MeV/nukleón.

Atómová hmotnosť je súčet hmotností všetkých protónov, neutrónov a elektrónov, ktoré tvoria atóm alebo molekulu. V porovnaní s protónmi a neutrónmi je hmotnosť elektrónov veľmi malá, preto sa pri výpočtoch neberie do úvahy. Hoci to nie je formálne správne, tento termín sa často používa na označenie priemernej atómovej hmotnosti všetkých izotopov prvku. Toto je vlastne relatívna atómová hmotnosť, nazývaná tiež atómová hmotnosť element. Atómová hmotnosť je priemer atómových hmotností všetkých izotopov prvku nachádzajúcich sa v prírode. Chemici musia pri svojej práci rozlišovať medzi týmito dvoma typmi atómovej hmotnosti – nesprávna atómová hmotnosť môže napríklad viesť k nesprávnemu výsledku pre výťažok reakcie.

Kroky

Nájdenie atómovej hmotnosti z periodickej tabuľky prvkov

Zistite, ako sa píše atómová hmotnosť. Atómovú hmotnosť, teda hmotnosť daného atómu alebo molekuly, možno vyjadriť v štandardných jednotkách SI – gramoch, kilogramoch atď. Avšak, pretože atómové hmotnosti vyjadrené v týchto jednotkách sú extrémne malé, sú často zapísané v jednotných jednotkách atómovej hmotnosti alebo v skratke amu. – jednotky atómovej hmotnosti. Jedna atómová hmotnostná jednotka sa rovná 1/12 hmotnosti štandardného izotopu uhlíka-12.

• Atómová hmotnostná jednotka charakterizuje hmotnosť jeden mól daného prvku v gramoch. Táto hodnota je veľmi užitočná v praktických výpočtoch, pretože sa dá použiť na jednoduchý prevod hmotnosti daného počtu atómov alebo molekúl danej látky na móly a naopak.

1. Nájdite atómovú hmotnosť v periodickej tabuľke. Väčšina štandardných periodických tabuliek obsahuje atómové hmotnosti (atómové hmotnosti) každého prvku. Zvyčajne sú uvedené ako číslo v spodnej časti bunky prvku, pod písmenami predstavujúcimi chemický prvok. Zvyčajne to nie je celé číslo, ale desatinný zlomok.

   Pamätajte, že periodická tabuľka udáva priemerné atómové hmotnosti prvkov. Ako bolo uvedené vyššie, relatívne atómové hmotnosti uvedené pre každý prvok v periodickej tabuľke sú priemerom hmotností všetkých izotopov atómu. Táto priemerná hodnota je cenná na mnohé praktické účely: napríklad sa používa pri výpočte molárnej hmotnosti molekúl pozostávajúcich z niekoľkých atómov. Keď sa však zaoberáte jednotlivými atómami, táto hodnota zvyčajne nestačí.

   • Pretože priemerná atómová hmotnosť je priemerom niekoľkých izotopov, hodnota uvedená v periodickej tabuľke nie je presné hodnota atómovej hmotnosti ktoréhokoľvek jednotlivého atómu.
   • Atómové hmotnosti jednotlivých atómov sa musia vypočítať s prihliadnutím na presný počet protónov a neutrónov v jednom atóme.

Výpočet atómovej hmotnosti jednotlivého atómu

1. Nájdite atómové číslo daného prvku alebo jeho izotopu. Atómové číslo je počet protónov v atómoch prvku a nikdy sa nemení. Napríklad všetky atómy vodíka a iba majú jeden protón. Atómové číslo sodíka je 11, pretože má vo svojom jadre jedenásť protónov, zatiaľ čo atómové číslo kyslíka je osem, pretože má vo svojom jadre osem protónov. Atómové číslo akéhokoľvek prvku nájdete v periodickej tabuľke - takmer vo všetkých štandardných verziách je toto číslo uvedené nad písmenovým označením chemického prvku. Atómové číslo je vždy kladné celé číslo.

   • Predpokladajme, že nás zaujíma atóm uhlíka. Atómy uhlíka majú vždy šesť protónov, takže vieme, že jeho atómové číslo je 6. Okrem toho vidíme, že v periodickej tabuľke je v hornej časti bunky s uhlíkom (C) číslo „6“, čo naznačuje, že atóm uhlíkové číslo je šesť.
   • Všimnite si, že atómové číslo prvku nie je jednoznačne spojené s jeho relatívnou atómovou hmotnosťou v periodickej tabuľke. Hoci sa najmä pri prvkoch v hornej časti tabuľky môže zdať, že atómová hmotnosť prvku je dvojnásobkom jeho atómového čísla, nikdy sa nevypočítava vynásobením atómového čísla dvomi.

2. Nájdite počet neutrónov v jadre. Počet neutrónov môže byť rôzny pre rôzne atómy toho istého prvku. Keď dva atómy toho istého prvku s rovnakým počtom protónov majú rôzny počet neutrónov, sú to rôzne izotopy tohto prvku. Na rozdiel od počtu protónov, ktorý sa nikdy nemení, sa počet neutrónov v atómoch daného prvku môže často meniť, preto sa priemerná atómová hmotnosť prvku zapisuje ako desatinný zlomok s hodnotou ležiacou medzi dvoma susednými celými číslami.

   Spočítajte počet protónov a neutrónov. Toto bude atómová hmotnosť tohto atómu. Ignorujte počet elektrónov, ktoré obklopujú jadro – ich celková hmotnosť je extrémne malá, takže na vaše výpočty nemajú prakticky žiadny vplyv.

Výpočet relatívnej atómovej hmotnosti (atómovej hmotnosti) prvku

1. Určte, ktoré izotopy sú obsiahnuté vo vzorke. Chemici často určujú pomery izotopov konkrétnej vzorky pomocou špeciálneho prístroja nazývaného hmotnostný spektrometer. Na školení vám však tieto údaje budú poskytnuté v zadaniach, testoch atď. vo forme hodnôt prevzatých z vedeckej literatúry.

   • V našom prípade povedzme, že máme do činenia s dvoma izotopmi: uhlík-12 a uhlík-13.

2. Určte relatívne zastúpenie každého izotopu vo vzorke. Pre každý prvok sa vyskytujú rôzne izotopy v rôznych pomeroch. Tieto pomery sú takmer vždy vyjadrené v percentách. Niektoré izotopy sú veľmi bežné, zatiaľ čo iné sú veľmi zriedkavé – niekedy také zriedkavé, že je ťažké ich odhaliť. Tieto hodnoty možno určiť pomocou hmotnostnej spektrometrie alebo nájsť v referenčnej knihe.

   • Predpokladajme, že koncentrácia uhlíka-12 je 99% a uhlíka-13 je 1%. Iné izotopy uhlíka naozaj existujú, ale v množstvách tak malých, že v tomto prípade ich možno zanedbať.

3. Vynásobte atómovú hmotnosť každého izotopu jeho koncentráciou vo vzorke. Vynásobte atómovú hmotnosť každého izotopu jeho percentuálnym výskytom (vyjadreným ako desatinné číslo). Ak chcete previesť percentá na desatinné číslo, jednoducho ich vydeľte číslom 100. Výsledné koncentrácie by mali byť vždy 1.

   • Naša vzorka obsahuje uhlík-12 a uhlík-13. Ak uhlík-12 tvorí 99 % vzorky a uhlík-13 tvorí 1 %, potom vynásobte 12 (atómová hmotnosť uhlíka-12) 0,99 a 13 (atómová hmotnosť uhlíka-13) 0,01.
   • Referenčné knihy uvádzajú percentá založené na známych množstvách všetkých izotopov konkrétneho prvku. Väčšina učebníc chémie obsahuje tieto informácie v tabuľke na konci knihy. V prípade skúmanej vzorky možno relatívne koncentrácie izotopov určiť aj pomocou hmotnostného spektrometra.

4. Sčítajte výsledky. Zhrňte výsledky násobenia, ktoré ste získali v predchádzajúcom kroku. V dôsledku tejto operácie nájdete relatívnu atómovú hmotnosť vášho prvku – priemernú hodnotu atómových hmotností izotopov príslušného prvku. Keď sa berie do úvahy prvok ako celok, a nie konkrétny izotop daného prvku, použije sa táto hodnota.

   • V našom príklade 12 x 0,99 = 11,88 pre uhlík-12 a 13 x 0,01 = 0,13 pre uhlík-13. Relatívna atómová hmotnosť je v našom prípade 11,88 + 0,13 = 12,01 .

• Niektoré izotopy sú menej stabilné ako iné: rozkladajú sa na atómy prvkov s menším počtom protónov a neutrónov v jadre, pričom sa uvoľňujú častice, ktoré tvoria jadro atómu. Takéto izotopy sa nazývajú rádioaktívne.