Атомын массын нэгж харьцангуй атомын масс. Атомын масс

Атомын масс, харьцангуй атомын масс(хуучирсан нэр - атомын жин) - атомын массын нэгжээр илэрхийлсэн атомын массын утга. Одоогийн байдлаар атомын массын нэгжийг нүүрстөрөгчийн 12С-ийн хамгийн түгээмэл изотопын саармаг атомын массын 1/12-тэй тэнцүү гэж үздэг тул энэ изотопын атомын масс нь тодорхойлолтоор яг 12. Бусад аливаа изотопын хувьд атомын масс масс нь бүхэл тоо биш боловч энэ изотопын массын тоотой ойролцоо байна (өөрөөр хэлбэл түүний цөм дэх нуклонуудын нийт тоо - протон ба нейтрон). Изотопын атомын масс ба түүний массын тоо хоорондын зөрүүг илүүдэл масс гэж нэрлэдэг (ихэвчлэн MeVah-д илэрхийлэгддэг). Энэ нь эерэг эсвэл сөрөг байж болно; Үүний шалтгаан нь протон ба нейтроны тооноос цөмийн холболтын энергийн шугаман бус хамаарал, түүнчлэн протон ба нейтроны массын зөрүү юм.

Атомын массын массын тооноос хамаарал нь дараах байдалтай байна: илүүдэл масс нь устөрөгч-1-ийн хувьд эерэг, массын тоо нэмэгдэх тусам энэ нь буурч, төмөр-56-ийн хамгийн багадаа хүрэх хүртэл сөрөг болж, дараа нь өсч эхэлдэг бөгөөд нэмэгддэг. хүнд нуклидын эерэг утгууд руу. Энэ нь төмрөөс хүнд цөмүүдийн хуваагдал нь энерги ялгаруулдаг бол хөнгөн цөмийн задралд энерги шаардагддагтай тохирч байна. Эсрэгээрээ төмрөөс хөнгөн цөмүүдийг нэгтгэхэд энерги ялгардаг бол төмрөөс хүнд элементүүдийг нэгтгэхэд нэмэлт эрчим хүч шаардагдана.

Химийн элементийн атомын масс (мөн "атомын дундаж масс", "стандарт атомын масс") нь дэлхийн царцдас, агаар мандал дахь байгалийн элбэг дэлбэг байдлыг харгалзан тухайн химийн элементийн бүх тогтвортой изотопуудын жигнэсэн дундаж атомын масс юм. Энэ атомын массыг үечилсэн хүснэгтэд харуулсан бөгөөд стехиометрийн тооцоололд ашигладаг. Эвдэрсэн изотопын харьцаа (жишээлбэл, зарим изотопоор баяжуулсан) элементийн атомын масс нь стандартаас ялгаатай.

Мохимийн нэгдлүүдийн молекул масс нь түүнийг бүрдүүлдэг элементүүдийн атомын массын нийлбэрийг нэгдлийн химийн томъёоны дагуу элементүүдийн стехиометрийн коэффициентоор үржүүлсэн байна. Хатуухан хэлэхэд, молекулын масс нь түүнийг бүрдүүлэгч атомуудын массаас молекулыг холбох энергитэй тэнцүү хэмжээгээр бага байна. Гэсэн хэдий ч энэ массын согог нь молекулын массаас 9-10 дахин бага бөгөөд үүнийг үл тоомсорлож болно.

Молийн (болон Авогадрогийн тоо) тодорхойлолтыг граммаар илэрхийлсэн нэг моль бодисын масс (молийн масс) нь тухайн бодисын атомын (эсвэл молекулын) масстай тоон хувьд тэнцүү байхаар сонгосон. Жишээлбэл, төмрийн атомын масс 55.847 байна. Тиймээс нэг моль төмрийн атом (өөрөөр хэлбэл тэдгээрийн тоо Авогадрогийн тоотой тэнцүү, 6.022 1023) нь 55.847 грамм агуулдаг.

Атом ба молекулын массын шууд харьцуулалт, хэмжилтийг масс спектрометрийн аргыг ашиглан гүйцэтгэдэг.
Өгүүллэг
1960-аад он хүртэл хүчилтөрөгч-16 изотопын атомын масс нь 16 (хүчилтөрөгчийн масштаб) байхаар атомын массыг тодорхойлсон. Гэсэн хэдий ч атомын массын тооцоололд ашигладаг байгалийн хүчилтөрөгч дэх хүчилтөрөгч-17 ба хүчилтөрөгч-18-ийн харьцаа нь атомын массын хоёр өөр хүснэгтийг бий болгосон. Химичид хүчилтөрөгчийн изотопуудын байгалийн хольц нь 16 атомын масстай байх ёстойг үндэслэн хуваарь ашигласан бол физикчид хүчилтөрөгчийн хамгийн түгээмэл изотопын атомын массад (найман протон, найман нейтронтой) ижил тооны 16 оноо өгсөн. ).
Википедиа

Атом ба молекулуудын масс нь маш бага тул атомуудын аль нэгнийх нь массыг хэмжилтийн нэгж болгон сонгож, үлдсэн атомуудын массыг түүнтэй харьцуулан илэрхийлэх нь тохиромжтой. Устөрөгчийн атомын массыг нэг болгон авч атомын массын хүснэгтийг зохиосон атомын онолыг үндэслэгч Далтон яг ийм зүйл хийсэн юм.

1961 он хүртэл физикийн хувьд 16O хүчилтөрөгчийн атомын массын 1/16-ийг атомын массын нэгж (amu), химийн хувьд гурван атомын холимог болох байгалийн хүчилтөрөгчийн дундаж атомын 1/16-ийг авдаг байв. изотопууд. Химийн массын нэгж нь физикээс 0.03% их байв.

Одоогийн байдлаар физик, химийн салбарт хэмжилтийн нэгдсэн системийг нэвтрүүлсэн. Атомын массын стандарт нэгжээр 12С нүүрстөрөгчийн атомын массын 1/12-ийг сонгосон.

1 ам = 1/12 м(12С) = 1.66057×10-27 кг = 1.66057×10-24 гр.

Харьцангуй атомын массыг тооцоолохдоо дэлхийн царцдас дахь элементийн изотопын элбэг дэлбэг байдлыг харгалзан үздэг. Жишээлбэл, хлор нь 35Сl (75.5%) ба 37Сl (24.5%) гэсэн хоёр изотоптой хлорын харьцангуй атомын масс нь:

Ar(Cl) = (0.755×m(35Сl) + 0.245×m(37Сl)) / (1/12×m(12С) = 35.5.

Харьцангуй атомын массын тодорхойлолтоос харахад атомын дундаж үнэмлэхүй масс нь харьцангуй атомын массыг амугаар үржүүлсэнтэй тэнцүү байна.

m(Cl) = 35.5 × 1.66057 × 10-24 = 5.89 × 10-23 гр.

Асуудлыг шийдвэрлэх жишээ

Харьцангуй атом ба молекулын масс

Энэхүү тооцоолуур нь элементүүдийн атомын массыг тооцоолоход зориулагдсан.

Атомын масс(мөн гэж нэрлэдэг харьцангуй атомын масс) Бодисын нэг атомын массын утга. Харьцангуй атомын массыг атомын массын нэгжээр илэрхийлнэ. Харьцангуй атомын масс өвөрмөц(Үнэн) жинатом. Үүний зэрэгцээ атомын бодит масс хэтэрхий бага тул практикт ашиглахад тохиромжгүй байдаг.

Бодисын атомын масс нь хэмжээгээр нөлөөлдөг протонуудТэгээд нейтронатомын цөмд.

Электрон масс нь маш бага тул үл тоомсорлодог.

Бодисын атомын массыг тодорхойлохын тулд та дараах мэдээллийг оруулах ёстой.

• Протоны тоо- бодисын цөмд хэдэн протон байдаг;
• Нейтроны тоо- бодисын цөмд хэдэн нейтрон байдаг.

Энэ өгөгдөл дээр үндэслэн тооцоолуур нь атомын массын нэгжээр илэрхийлэгдсэн бодисын атомын массыг тооцоолно.

Химийн элементүүд ба тэдгээрийн атомын массын хүснэгт устөрөгч Х 1,0079 никель Байхгүй 58,70 гелий Тэр 4,0026 талхчин Cu 63,546 лити Ли 6941 цайр Zn 65,38 бериллий байх 9,01218 Галл Гүрж 69,72 Бор IN 10,81 Герман Г.Э. 72,59 нүүрстөрөгч ХАМТ 12,011 хүнцэл Яаж 74,9216 азот Н 14,0067 селен байна 78,96 хүчилтөрөгч О 15,9994 Бром бром 79904 фтор Ф 18,99840 криптон Кр 83,80 неон Үгүй 20,179 рубидиум Rb 85,4678 натри дээр 22,98977 стронций устгасан 87,62 магни мг 24,305 иттриум Ю 88,9059 хөнгөн цагаан Ал 26,98154 циркони Zr 91,22 ниобиум Nb 92,9064 Нобел Үгүй 255 молибден Мо 95,94 Лоуренс Lr 256 технециум Ц 98,9062 Курчатовы ка 261 рутений Ру 101,07 * * * родиум резус 102.9055 * * * палладий Pd 106,4 * * * мөнгө Аг 107 868 * * * силикон Та 28,086 кадми CD 112,40 фосфор П 30,97376 Энэтхэг 114,82 хүхэр 32,06 цагаан тугалга Сн 118,69 хлор Cl 35,453 сурьма Sb 121,75 аргон Арканзас 39,948 теллур эдгээр 127,60 кали TO 39,098 иод I 126,904 кальци Калифорни 40,08 ксенон Xe 131,30 скандиум Өмнөд Каролина 44,9559 цезий Cs 132.9054 Титан эдгээр 47,90 бари ба 137,34 ванади 50,9414 лантан ла 138.9055 хром Кр 51,996 цериум Ce 140,12 манган Миннесота 54,9380 Прасеодим Пр 140.9077 төмөр Fe 55,847 Би тэгэхгүй Nd 144,24 кобальт Co. 58,9332 прометиум орой Самари Sm 150,4 висмут болно 208.9804 европиум Европын холбоо 151,96 Полониум дараа 209 гадолиниум Г-д 157,25 АСТАТ В 210 тербиум Tb 158.9254 радон Rn 222 диспрозиум ду $ 16,50 Франц fr 223 Холмиум Хөөе 164.9304 радиус Р 226.0254 эрбиум Эр 167,26 актиниум АС 227 тулиум Тм 168.9342 торий th 232.0381 итербиум Yb 173,04 протактин Пенсильвани 231.0359 Лютетиа Лу 174,97 Тэнгэрийн ван У 238,029 гафни өндөр давтамжтай 178,49 нептун Np 237.0482 тантал Энэ 180.9479 плутони Пу 244 вольфрам В 183,85 Америк Ам 243 рений дахин 186,207 кюри см 247 осми OS 190,2 Беркли Б.К. 247 иридиум хэт улаан туяаны 192,22 Калифорни харьцуулах 251 цагаан алт Pt 195,09 Эйнштейн es 254 алт Au 196.9665 Ферми Fm 257 мөнгөн ус мөнгөн ус 200,59 Менделеви Мэрилэнд 258 талли Tl 204,37 * * * Тэргүүлэх Pb 207,2 * * *

Элементийн харьцангуй атомын масс Ажлын төлөв: Хүчилтөрөгчийн молекулын массыг тодорхойлно уу. Даалгаврын дугаар. 4.1.2 “УСПТУ-д удахгүй болох физикийн шалгалтанд бэлтгэх асуудлын эмхэтгэл”-ээс мэдээлэл: Шийдэл: Молекул хүчилтөрөгчийн молекулыг \(\nu\) (дурын тоо) авч үзье. Хүчилтөрөгчийн томъёо нь O2 гэдгийг санаарай. Хүчилтөрөгчийн өгөгдсөн хэмжээний массыг (\m) олохын тулд хүчилтөрөгчийн молекул массыг\(M\) моль\(\nu\) тоогоор үржүүлнэ. Үелэх хүснэгтийг ашиглан хүчилтөрөгчийн молийн масс нь \(M\) 32 г/моль буюу 0.032 кг/моль болохыг тогтооход хялбар байдаг. Нэг моль дахь авогадро молекулуудын тоо \(N_A\) ба v\(\nu\) моль - v\(\nu\) заримдаа илүү их байдаг, i.e. Нэг молекулын массыг олохын тулд \(m_0\) нийт массыг \(m\) молекулын тоо \(N\)-д хуваах шаардлагатай. \[(m_0)=\frac(m)(N)\] \ [(m_0) = \frac ((\nu \cdot M)) ((\nu \cdot (N_A)))\] \ ((M_0) = \frac (M) (((N_A))) \] Авогадрогийн тоо (N_A1) нь 6.022 1023 моль-1-тэй тэнцэх хүснэгтийн утга юм. Бид тооцооллыг хийдэг: \[(M_0) = \frac ((0.032)) ((6.022\cdot ((10) * (23)))) = 5.3\cdot (10^(-26))\; = 5.3 кг\cdot(10^(-23))\; r\] Хариулт: 5.3 · 10-23 гр. Хэрэв та шийдлийг ойлгохгүй байгаа бөгөөд танд асуулт байгаа эсвэл алдаа олсон бол доор сэтгэгдэл үлдээж болно. Атом нь маш жижиг бөгөөд маш жижиг юм. Хэрэв бид химийн элементийн атомын массыг граммаар илэрхийлбэл энэ нь аравтын бутархай нь хорин тэгээс их байх тоо болно. Тиймээс атомын массыг граммаар хэмжих нь зохисгүй юм. Гэсэн хэдий ч, хэрэв бид нэгж тутамд маш бага массыг авбал бусад бүх жижиг массыг тухайн нэгжийн хоорондын харьцаагаар илэрхийлж болно. Атомын массыг хэмжих нэгж нь нүүрстөрөгчийн атомын массын 1/12 байна. Үүнийг нүүрстөрөгчийн атомын массын 1/12 гэж нэрлэдэг атомын масс(Ае. Атомын массын томъёо Харьцангуй атомын массутга нь тодорхой химийн элементийн атомын бодит массыг нүүрстөрөгчийн атомын бодит массын 1/12-той харьцуулсан харьцаатай тэнцүү байна. Хоёр массыг салгасан тул энэ нь хязгааргүй утга юм. Ar = математик. / (1/12) аяга. Гэсэн хэдий ч, үнэмлэхүй атомын массхарьцангуй утгатай тэнцүү ба хэмжилтийн нэгжтэй аму. Энэ нь харьцангуй атомын масс нь тухайн атомын масс нь нүүрстөрөгчийн атомын 1/12-ээс хэд дахин их болохыг харуулдаг гэсэн үг юм. Хэрэв Ar атом = 12 бол түүний масс нь нүүрстөрөгчийн атомын массын 1/12 буюу өөрөөр хэлбэл 12 атомын массын нэгжээс 12 дахин их байна. Энэ нь зөвхөн нүүрстөрөгчийн хувьд байж болно (C). Устөрөгчийн атом дээр (H) Ar = 1. Энэ нь түүний масс нь нүүрстөрөгчийн атомын массын 1/12 хэсгийн масстай тэнцүү гэсэн үг юм. Хүчилтөрөгчийн (O) хувьд харьцангуй атомын масс нь 16 аму байна. Энэ нь хүчилтөрөгчийн атом нь нүүрстөрөгчийн атомаас 16 дахин том, 16 атомын масстай гэсэн үг юм. Хамгийн хөнгөн элемент бол устөрөгч юм. Түүний масс нь ойролцоогоор 1 аму юм. Хамгийн хүнд атомуудын масс нь 300 аму хүрдэг. Ерөнхийдөө химийн элемент бүрийн хувьд түүний утга нь атомуудын үнэмлэхүй массыг a хэлбэрээр илэрхийлдэг. Жишээ нь. Атомын массын нэгжийн утгыг үелэх системд бичдэг. Молекулуудад хэрэглэгддэг ойлголт харьцангуй молекул жин (г). Харьцангуй молекулын жин нь молекулын масс нь нүүрстөрөгчийн атомын массын 1/12-ээс хэд дахин их болохыг харуулдаг. Гэсэн хэдий ч молекулын масс нь атомын атомуудын массын нийлбэртэй тэнцүү тул тэдгээр атомуудын харьцангуй массыг нэмснээр харьцангуй молекулын массыг олох боломжтой. Жишээлбэл, усны молекул (H2O) нь Ar = 1-тэй устөрөгчийн хоёр атом, Ar = 16-тай нэг хүчилтөрөгчийн атомыг агуулдаг. Тиймээс эрхэм (H2O) = 18. Олон бодис нь металл гэх мэт молекул бус бүтэцтэй байдаг. Энэ тохиолдолд тэдгээрийн харьцангуй молекул масс нь харьцангуй атомын масстай тэнцүү байна. Хими нь ихээхэн хэмжээний гэж нэрлэгддэг химийн элементийн массын хэсэгмолекул эсвэл бодис дотор. Энэ нь тухайн элементийн харьцангуй молекул жинг харуулдаг. Жишээлбэл, усанд устөрөгч нь 2 хэсэгтэй (хоёр атомын хувьд) ба хүчилтөрөгч 16. Энэ нь устөрөгчийг 1 кг ба 8 кг хүчилтөрөгчтэй холиход үлдэгдэлгүй урвалд ордог гэсэн үг юм. Устөрөгчийн массын хувь 2/18 = 1/9, хүчилтөрөгчийн агууламж 16/18 = 8/9 байна. Бичил балансөөрөөр дэмжлэг үзүүлэх, атомын тэнцвэрт байдал(Англи микроб буюу англи нано хоолой) гэдэг нь: Нарийвчлал нь нэгээс хэдэн зуун микрограмм хүртэл массыг хэмждэг аналитик хэрэгслийн томоохон бүлэг; 0.1 нг (нановез) хүртэл объектын массыг хэмжих боломжийг олгодог өндөр нарийвчлалтай тусгай хэрэгсэл. тайлбар Бичил бөмбөрцгийн тухай анхны ишлэлүүдийн нэг нь 1910 онд Уильям Рамсайд түүний хэр зэрэг хөгжсөн тухай мэдээлснээр биеийн 0.1 мм3 жингийн хязгаарыг 10-9 г (1 нг) гэж тодорхойлох боломжтой болсон. Микроб гэдэг нэр томъёо нь микрограмм (10-6 грамм) дахь массын өөрчлөлтийг хэмжиж, илрүүлэх боломжтой төхөөрөмжүүдэд илүү түгээмэл хэрэглэгддэг. Микробиологичид орчин үеийн судалгаа, үйлдвэрлэлийн лабораторид нийтлэг практик болсон бөгөөд янз бүрийн мэдрэмжтэй, холбогдох зардалтай өөр өөр хувилбарууд байдаг. Үүний зэрэгцээ нанограмм талбайд хэмжилт хийх арга техникийг боловсруулж байна. хими. харьцангуй атомын массыг хэрхэн олох вэ? Атом, молекул эсвэл кластерын массыг хэмжихэд чухал ач холбогдолтой нанограммын түвшинд массыг хэмжих тухай ярихдаа бид хамгийн түрүүнд масс спектрометрийг авч үздэг. Энэ тохиолдолд энэ аргыг ашиглан жинг хэмжих нь жинлэсэн объектыг ион болгон хувиргах шаардлагатай байдаг гэдгийг санах нь зүйтэй бөгөөд энэ нь заримдаа маш их тааламжгүй байдаг. Кварцын массын микробыг нарийвчлалтай хэмжихэд чухал ач холбогдолтой, өргөн хэрэглэгддэг өөр хэрэгслийг ашиглах үед энэ нь шаардлагагүй бөгөөд үйл ажиллагааны механизмыг холбогдох зүйлд тайлбарласан болно. холбоосууд Женсен К., Кванпёо Ким, Зеттл А.Наномехан атомын нарийвчлалтай атомын детектор // arXiv: 0809.2126 (2008 оны 9-р сарын 12).

Атомын масснь атом эсвэл молекулыг бүрдүүлдэг бүх протон, нейтрон, электронуудын массын нийлбэр юм. Протон, нейтронтой харьцуулахад электронуудын масс маш бага тул тооцоололд тооцдоггүй. Хэдийгээр энэ нь албан ёсоор зөв биш боловч энэ нэр томъёог элементийн бүх изотопын дундаж атомын массыг илэрхийлэхэд ихэвчлэн ашигладаг. Энэ нь үнэндээ харьцангуй атомын масс гэж нэрлэдэг атомын жинэлемент. Атомын жин гэдэг нь байгальд байдаг элементийн бүх изотопын атомын массын дундаж юм. Химичид ажлаа хийхдээ эдгээр хоёр төрлийн атомын массыг ялгах ёстой - жишээлбэл, атомын массын буруу утга нь урвалын бүтээгдэхүүний гарцын буруу үр дүнд хүргэж болзошгүй юм.

Алхам

Элементүүдийн үелэх системээс атомын массыг олох

Атомын массыг хэрхэн бичсэнийг мэдэж аваарай.Атомын масс, өөрөөр хэлбэл тухайн атом эсвэл молекулын массыг стандарт SI нэгжээр илэрхийлж болно - грамм, килограмм гэх мэт. Гэсэн хэдий ч эдгээр нэгжээр илэрхийлсэн атомын масс нь маш бага байдаг тул тэдгээрийг ихэвчлэн нэгдмэл атомын массын нэгжээр эсвэл товчоор аму хэлбэрээр бичдэг. - атомын массын нэгж. Нэг атомын массын нэгж нь нүүрстөрөгч-12 стандарт изотопын массын 1/12-тэй тэнцүү байна.

• Атомын массын нэгж нь массыг тодорхойлдог өгөгдсөн элементийн нэг моль граммаар. Энэ утга нь өгөгдсөн бодисын өгөгдсөн тооны атом эсвэл молекулын массыг моль болгон хувиргахад хялбар байдаг тул практик тооцоонд маш их хэрэгтэй байдаг.

1. Үелэх систем дэх атомын массыг ол.Ихэнх стандарт үечилсэн хүснэгтүүд нь элемент бүрийн атомын массыг (атомын жин) агуулдаг. Ихэвчлэн тэдгээрийг элементийн эсийн доод талд, химийн элементийг төлөөлж буй үсгүүдийн доор тоогоор жагсаасан байдаг. Ихэвчлэн энэ нь бүхэл тоо биш, харин аравтын бутархай юм.

   Үелэх систем нь элементүүдийн дундаж атомын массыг өгдөг гэдгийг санаарай.Өмнө дурьдсанчлан, үелэх систем дэх элемент бүрийн харьцангуй атомын масс нь атомын бүх изотопын массын дундаж юм. Энэ дундаж утга нь олон практик зорилгоор үнэ цэнэтэй юм: жишээлбэл, хэд хэдэн атомаас бүрдэх молекулын молийн массыг тооцоолоход ашигладаг. Гэсэн хэдий ч, та бие даасан атомуудтай харьцах үед энэ утга нь ихэвчлэн хангалтгүй байдаг.

   • Дундаж атомын масс нь хэд хэдэн изотопын дундаж тул үечилсэн хүснэгтэд үзүүлсэн утга нь тийм биш юм үнэн зөваливаа нэг атомын атомын массын утга.
   • Нэг атом дахь протон ба нейтроны яг тоог харгалзан бие даасан атомуудын атомын массыг тооцоолох ёстой.

Бие даасан атомын атомын массыг тооцоолох

1. Өгөгдсөн элемент эсвэл түүний изотопын атомын дугаарыг ол.Атомын дугаар нь элементийн атом дахь протоны тоо бөгөөд хэзээ ч өөрчлөгддөггүй. Жишээлбэл, бүх устөрөгчийн атомууд ба зөвхөнТэд нэг протонтой. Натрийн атомын тоо нь цөмд нь арван нэгэн протонтой тул 11, харин цөмд нь найман протон байдаг тул хүчилтөрөгчийн атомын тоо найман байдаг. Та ямар ч элементийн атомын дугаарыг үечилсэн хүснэгтээс олж болно - түүний бараг бүх стандарт хувилбаруудад энэ тоог химийн элементийн үсгийн тэмдэглэгээний дээр зааж өгсөн болно. Атомын дугаар нь үргэлж эерэг бүхэл тоо байдаг.

   • Бид нүүрстөрөгчийн атомыг сонирхож байна гэж бодъё. Нүүрстөрөгчийн атомууд үргэлж зургаан протонтой байдаг тул түүний атомын дугаар нь 6 гэдгийг бид мэднэ. Үүнээс гадна бид үечилсэн системд нүүрстөрөгчтэй (C) эсийн дээд хэсэгт "6" тоо байдаг бөгөөд энэ нь атомын нүүрстөрөгчийн тоо зургаа.
   • Элементийн атомын дугаар нь үелэх систем дэх харьцангуй атомын масстай нь онцгой хамааралгүй гэдгийг анхаарна уу. Хэдийгээр хүснэгтийн дээд талд байгаа элементүүдийн хувьд элементийн атомын масс нь атомын тооноосоо хоёр дахин их юм шиг санагдаж болох ч атомын дугаарыг хоёроор үржүүлж хэзээ ч тооцдоггүй.

2. Цөм дэх нейтроны тоог ол.Нэг элементийн өөр өөр атомуудын хувьд нейтроны тоо өөр байж болно. Ижил тооны протонтой нэг элементийн хоёр атом өөр өөр тооны нейтронтой бол тэдгээр нь тухайн элементийн өөр изотопууд болно. Хэзээ ч өөрчлөгддөггүй протоны тооноос ялгаатай нь тухайн элементийн атом дахь нейтроны тоо ихэвчлэн өөрчлөгдөж байдаг тул элементийн дундаж атомын массыг зэргэлдээ хоёр бүхэл тооны хооронд байрлах утгыг аравтын бутархай болгон бичдэг.

   Протон ба нейтроны тоог нэм.Энэ нь энэ атомын атомын масс байх болно. Цөмийг хүрээлж буй электронуудын тоог үл тоомсорлодог - тэдгээрийн нийт масс нь маш бага тул таны тооцоололд бараг ямар ч нөлөө үзүүлэхгүй.

Элементийн харьцангуй атомын массыг (атомын жин) тооцоолох

1. Дээжинд ямар изотоп байгааг тодорхойл.Химичид ихэвчлэн масс спектрометр гэж нэрлэгддэг тусгай багаж ашиглан тодорхой дээжийн изотопын харьцааг тодорхойлдог. Гэсэн хэдий ч сургалтанд эдгээр өгөгдлийг шинжлэх ухааны ном зохиолоос авсан үнэлэмжийн хэлбэрээр даалгавар, тест гэх мэт хэлбэрээр өгөх болно.

   • Манай тохиолдолд нүүрстөрөгч-12 ба нүүрстөрөгч-13 гэсэн хоёр изотоптой харьцаж байна гэж бодъё.

2. Дээж дэх изотоп бүрийн харьцангуй элбэг дэлбэг байдлыг тодорхойлно.Элемент бүрийн хувьд өөр өөр изотопууд өөр өөр харьцаатай байдаг. Эдгээр харьцааг бараг үргэлж хувиар илэрхийлдэг. Зарим изотопууд маш түгээмэл байдаг бол зарим нь маш ховор байдаг - заримдаа маш ховор байдаг тул тэдгээрийг илрүүлэхэд хэцүү байдаг. Эдгээр утгыг масс спектрометр ашиглан тодорхойлж эсвэл лавлах номноос олж болно.

   • Нүүрстөрөгч-12-ын концентраци 99%, нүүрстөрөгч-13 нь 1% байна гэж үзье. Бусад нүүрстөрөгчийн изотопууд үнэхээрбайдаг, гэхдээ маш бага хэмжээтэй тул энэ тохиолдолд тэдгээрийг үл тоомсорлож болно.

3. Изотоп бүрийн атомын массыг дээж дэх концентрациар нь үржүүлнэ.Изотоп бүрийн атомын массыг элбэг дэлбэг хувиар (аравтын бутархайгаар илэрхийлнэ) үржүүлнэ. Процентийг аравтын бутархай руу хөрвүүлэхийн тулд 100-д ​​хуваахад л хангалттай. Үр дүнгийн концентраци нь үргэлж 1 хүртэл байх ёстой.

   • Манай дээж нь нүүрстөрөгч-12, нүүрстөрөгч-13 агуулдаг. Хэрэв нүүрстөрөгч-12 нь дээжийн 99%, нүүрстөрөгч-13 нь 1% -ийг эзэлдэг бол 12-ыг (нүүрстөрөгч-12-ын атомын масс) 0.99, 13-ыг (нүүрстөрөгч-13-ын атомын масс) 0.01-ээр үржүүлнэ.
   • Лавлах номууд нь тодорхой элементийн бүх изотопуудын мэдэгдэж буй тоон дээр үндэслэн хувь хэмжээг өгдөг. Ихэнх химийн сурах бичгүүдэд энэ мэдээллийг номын төгсгөлд байгаа хүснэгтэд оруулсан болно. Судалж буй дээжийн хувьд изотопын харьцангуй концентрацийг масс спектрометр ашиглан тодорхойлж болно.

4. Үр дүнг нэмнэ үү.Өмнөх алхам дээр олж авсан үржүүлгийн үр дүнг нэгтгэн дүгнэ. Энэ үйлдлийн үр дүнд та өөрийн элементийн харьцангуй атомын массыг олох болно - тухайн элементийн изотопуудын атомын массын дундаж утгыг. Тухайн элементийн тодорхой изотопоос илүү элементийг бүхэлд нь авч үзэхэд энэ утгыг ашиглана.

   • Бидний жишээнд нүүрстөрөгч-12-ийн хувьд 12 x 0.99 = 11.88, нүүрстөрөгч-13-ийн хувьд 13 x 0.01 = 0.13 байна. Манай тохиолдолд харьцангуй атомын масс 11.88 + 0.13 = байна 12,01 .

• Зарим изотопууд бусдаасаа бага тогтвортой байдаг: цөмд цөөн тооны протон, нейтрон агуулсан элементүүдийн атомууд болон задарч, атомын цөмийг бүрдүүлдэг бөөмсийг ялгаруулдаг. Ийм изотопуудыг цацраг идэвхт гэж нэрлэдэг.

Атомын үндсэн шинж чанаруудын нэг бол масс юм. Атомын үнэмлэхүй (жинхэнэ) масс- үнэ цэнэ нь маш бага. Ийм нарийн хэмжүүр байхгүй тул атомыг жинлэх боломжгүй юм. Тэдний массыг тооцоолол ашиглан тодорхойлсон.

Жишээлбэл, нэг устөрөгчийн атомын масс нь 0.000 000 000 000 000 000 000 001 663 грамм байна!Хамгийн хүнд атомуудын нэг болох ураны атомын масс нь ойролцоогоор 0.000 000 000 000 000 000 000 4 грамм байна.

Ураны атомын яг масс нь 3.952 ∙ 10−22 г, харин бүх атомуудаас хамгийн хөнгөн нь устөрөгчийн атом нь 1.673 ∙ 10−24 г юм.

Тооцооллыг цөөн тоогоор хийх нь тохиромжгүй байдаг. Тиймээс атомын үнэмлэхүй массын оронд харьцангуй массыг ашигладаг.

Харьцангуй атомын масс

Аливаа атомын массыг өөр атомын масстай харьцуулах замаар шүүж болно (тэдгээрийн массын харьцааг ол). Элементүүдийн харьцангуй атомын массыг тодорхойлсоноос хойш янз бүрийн атомуудыг харьцуулалт болгон ашиглаж ирсэн. Нэгэн цагт устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн атомууд нь харьцуулах өвөрмөц стандартууд байсан.

Харьцангуй атомын массын нэгдсэн хуваарь ба атомын массын шинэ нэгжийг баталсан Олон улсын физикчдийн конгресс (1960), Олон улсын химичүүдийн конгресс (1961) нэгтгэсэн.

Өнөөдрийг хүртэл харьцуулах стандарт байдаг Нүүрстөрөгчийн атомын массын 1/12.Энэ утгыг атомын массын нэгж гэж нэрлэдэг бөгөөд товчилсон a.u.m.

Атомын массын нэгж (amu) - нүүрстөрөгчийн атомын 1/12 масс

Устөрөгч ба ураны атомын үнэмлэхүй масс хэд дахин ялгаатай болохыг харьцуулж үзье Үүнийг хийхийн тулд бид эдгээр тоонуудыг бие биендээ хуваана.

Тооцоололд олж авсан утгууд нь элементүүдийн харьцангуй атомын масс юм - харьцангуй Нүүрстөрөгчийн атомын массын 1/12.

Тиймээс устөрөгчийн харьцангуй атомын масс ойролцоогоор 1, ураных 238 байна.Харьцангуй атомын масс нь хэмжих нэгжгүй гэдгийг анхаарна уу, учир нь үнэмлэхүй массын нэгж (грамм) хуваагдах үед хүчингүй болно.

Бүх элементүүдийн харьцангуй атомын массыг Химийн элементүүдийн үечилсэн хүснэгтэд D.I. Менделеев. Харьцангуй атомын массыг илэрхийлэх тэмдэг нь юм Ар (r үсэг нь харьцангуй гэсэн үгийн товчлол,харьцангуй гэсэн үг).

Элементүүдийн харьцангуй атомын массыг олон тооны тооцоололд ашигладаг.Дүрмээр бол үечилсэн хүснэгтэд өгөгдсөн утгуудыг бүхэл тоо болгон дугуйруулна. Үелэх систем дэх элементүүд нь харьцангуй атомын массын өсөлтийн дарааллаар байрладаг болохыг анхаарна уу.

Жишээлбэл, үечилсэн хүснэгтийг ашиглан бид хэд хэдэн элементийн харьцангуй атомын массыг тодорхойлно.

Ar(O) = 16; Ar(Na) = 23; Ar(P) = 31.
Хлорын харьцангуй атомын массыг ихэвчлэн 35.5 гэж бичдэг!
Ar(Cl) = 35.5

• Харьцангуй атомын масс нь атомын үнэмлэхүй масстай пропорциональ байна
• Харьцангуй атомын массыг тодорхойлох стандарт нь нүүрстөрөгчийн атомын массын 1/12 байна
• 1 ам = 1.662 ∙ 10−24 гр
• Харьцангуй атомын массыг Ar гэж тэмдэглэнэ
• Тооцооллын хувьд харьцангуй атомын массын утгыг бүхэл тоо болгон дугуйрсан, хлороос бусад нь Ar = 35.5 байна.
• Харьцангуй атомын масс нь хэмжих нэгжгүй

Өгүүллийн агуулга

АТОМЫН МАСС.Энэ хэмжигдэхүүний тухай ойлголт нь атомын тухай ойлголтын өөрчлөлтийн дагуу урт хугацааны өөрчлөлтийг авчирсан. Далтоны онолоор (1803) нэг химийн элементийн бүх атомууд ижил бөгөөд атомын масс нь тэдгээрийн массыг тодорхой стандарт элементийн атомын масстай харьцуулсан харьцаатай тэнцүү тоо юм. Гэсэн хэдий ч 1920 он гэхэд байгальд олдсон элементүүд нь хоёр төрлийн байсан нь тодорхой болсон: зарим нь яг ижил атомуудаар дүрслэгдсэн байхад зарим нь ижил цөмийн цэнэгтэй боловч өөр өөр масстай атомуудтай; Ийм төрлийн атомуудыг изотоп гэж нэрлэдэг. Тиймээс Далтоны тодорхойлолт нь зөвхөн эхний төрлийн элементүүдэд хүчинтэй байна. Хэд хэдэн изотопоор дүрслэгдсэн элементийн атомын масс нь түүний бүх изотопуудын массын дундаж бөгөөд тэдгээрийн байгаль дээрх элбэг дэлбэг байдалд харгалзах хувиар тооцдог.

19-р зуунд Химичид атомын массыг тодорхойлохдоо устөрөгч эсвэл хүчилтөрөгчийг стандарт болгон ашигласан. 1904 онд байгалийн хүчилтөрөгчийн атомын дундаж массын 1/16-ийг (хүчилтөрөгчийн нэгж) стандарт болгон авч, холбогдох хуваарийг химийн гэж нэрлэжээ. Атомын массын массын спектрографийн тодорхойлолтыг 16 O изотопын массын 1/16 дээр үндэслэн хийсэн бөгөөд харгалзах масштабыг физик гэж нэрлэв. 1920-иод онд байгалийн хүчилтөрөгч нь 16 O, 17 O, 18 O гэсэн гурван изотопын холимогоос бүрддэг болохыг олж мэдсэн. Энэ нь хоёр асуудал үүсгэсэн. Нэгдүгээрт, байгалийн хүчилтөрөгчийн изотопын харьцангуй элбэг дэлбэг байдал нь бага зэрэг өөр өөр байдаг нь химийн хуваарь нь үнэмлэхүй тогтмол биш утга дээр суурилдаг гэсэн үг юм. Хоёрдугаарт, физикч, химич нар молийн эзэлхүүн, Авогадрогийн тоо гэх мэт дериватив тогтмолуудын өөр өөр утгыг олж авсан. Асуудлын шийдлийг 1961 онд массын 1/12-ийг атомын массын нэгж (amu) болгон авах үед олжээ. нүүрстөрөгчийн изотоп 12 С (нүүрстөрөгчийн нэгж). (1 аму буюу 1D (далтон), SI массын нэгжээр 1.66057Х10-27 кг байна.) Байгалийн нүүрстөрөгч нь мөн хоёр изотопоос бүрддэг: 12 C - 99% ба 13 С - 1%, гэхдээ атомын массын шинэ утгууд элементүүдийн тоо нь зөвхөн эхнийхтэй нь холбоотой байдаг. Үүний үр дүнд харьцангуй атомын массын бүх нийтийн хүснэгтийг олж авав. 12 С изотоп нь физик хэмжилт хийхэд тохиромжтой болсон.

ТОДОРХОЙЛОХ АРГУУД

Атомын массыг физик болон химийн аргаар тодорхойлж болно. Химийн аргууд нь нэг үе шатанд атомуудыг өөрсдөө биш, харин тэдгээрийн хослолыг агуулдаг гэдгээрээ ялгаатай.

Химийн аргууд.

Атомын онолоор бол нэгдлүүдийн элементийн атомын тоо нь хоорондоо жижиг бүхэл тоо (Дальтон нээсэн олон тооны харьцааны хууль) хэлбэрээр хамааралтай байдаг. Тиймээс, мэдэгдэж буй найрлагатай нэгдлүүдийн хувьд бусад бүх элементийн массыг мэдэхийн тулд аль нэг элементийн массыг тодорхойлох боломжтой. Зарим тохиолдолд нэгдлийн массыг шууд хэмжиж болох боловч ихэвчлэн шууд бус аргаар олдог. Эдгээр хоёр аргыг хоёуланг нь авч үзье.

Саяхан Al-ийн атомын массыг дараах байдлаар тодорхойлсон. Мэдэгдэж буй Al-ийн хэмжээг нитрат, сульфат эсвэл гидроксид болгон хувиргаж, дараа нь хөнгөн цагаан исэл (Al 2 O 3) болгон шохойж, хэмжээг нь нарийн тодорхойлсон. Хоёр мэдэгдэж буй масс ба хөнгөн цагаан ба хүчилтөрөгчийн атомын массын хамаарлаас (15.9)

Al-ийн атомын массыг олсон. Гэсэн хэдий ч хүчилтөрөгчийн атомын масстай шууд харьцуулах замаар хэдхэн элементийн атомын массыг тодорхойлж болно. Ихэнх элементүүдийн хувьд тэдгээрийг хлорид ба бромидуудыг шинжлэх замаар шууд бусаар тодорхойлсон. Нэгдүгээрт, олон элементийн эдгээр нэгдлүүдийг цэвэр хэлбэрээр олж авах боломжтой, хоёрдугаарт, тэдгээрийн тоон хэмжээг нарийн тодорхойлохын тулд химич нар өөрсдийн массыг мөнгөний масстай харьцуулах үндсэн дээр мэдрэмтгий аналитик аргыг эзэмшдэг. Үүнийг хийхийн тулд шинжилгээнд хамрагдсан нэгдлүүдийн масс болон тэдгээртэй харилцахад шаардлагатай мөнгөний массыг нарийн тодорхойлох хэрэгтэй. Хүссэн элементийн атомын массыг мөнгөний атомын масс дээр үндэслэн тооцдог - ийм тодорхойлолт дахь лавлагаа утга. Нүүрстөрөгчийн нэгж дэх мөнгөний атомын массыг (107.870) шууд бус химийн аргаар тодорхойлсон.

Физик аргууд.

20-р зууны дунд үед. Атомын массыг тодорхойлох ганцхан физик арга байсан бөгөөд өнөөдөр дөрөв нь хамгийн өргөн хэрэглэгддэг.

Хийн нягт.

Хамгийн анхны физик арга нь хийн нягтыг тодорхойлох, Авогадрогийн хуулийн дагуу ижил температур, даралттай ижил хэмжээний хийнүүд ижил тооны молекул агуулж байдагт үндэслэсэн байв. Тиймээс, ижил нөхцөлд цэвэр CO 2-ийн тодорхой эзэлхүүн нь ижил эзэлхүүнтэй хүчилтөрөгчөөс 1.3753-аас их масстай бол CO 2 молекул нь хүчилтөрөгчийн молекулаас 1.3753 дахин хүнд байх ёстой (O 2 = 31.998 молекулын масс) , өөрөөр хэлбэл химийн масштабаар CO 2 молекулын масс 44.008 байна. Хэрэв бид хүчилтөрөгчийн хоёр атомын массыг 31.998-тай тэнцүү хэмжээгээр хасвал нүүрстөрөгчийн атомын масс - 12.01 болно. Илүү нарийвчлалтай утгыг олж авахын тулд хэд хэдэн залруулга хийх шаардлагатай бөгөөд энэ аргыг улам хүндрүүлдэг. Гэсэн хэдий ч түүний тусламжтайгаар маш үнэ цэнэтэй мэдээллийг олж авсан. Ийнхүү эрхэм хийг (He, Ne, Ar, Kr, Xe) нээсний дараа нягтын хэмжилт дээр үндэслэсэн арга нь тэдгээрийн атомын массыг тодорхойлох цорын ганц тохиромжтой арга болж хувирав.

Масс спектроскопи.

Дэлхийн нэгдүгээр дайны дараахан Ф.Астон төрөл бүрийн изотопуудын массын тоог нарийн тодорхойлох анхны масс спектроскопыг бүтээж, улмаар атомын массыг тодорхойлох түүхэнд шинэ эрин үеийг нээсэн юм. Өнөөдөр масс спектрометрийн хоёр үндсэн төрөл байдаг: масс спектрометр ба масс спектрограф (сүүлийнх нь жишээлбэл, Астон багаж). Масс спектрограф нь хүчтэй соронзон орон дахь цахилгаан цэнэгтэй атом эсвэл молекулуудын урсгалын төлөв байдлыг судлах зориулалттай. Энэ талбар дахь цэнэгтэй бөөмсийн хазайлт нь тэдгээрийн массын цэнэгийн харьцаатай пропорциональ бөгөөд тэдгээрийг гэрэл зургийн хавтан дээр зураас хэлбэрээр тэмдэглэдэг. Тодорхой тоосонцортой харгалзах шугамын байрлалыг тодорхой атомын масстай элементийн шугамын байрлалтай харьцуулснаар хүссэн элементийн атомын массыг хангалттай нарийвчлалтайгаар тодорхойлох боломжтой. Аргын сайн жишээ бол CH 4 (метан) молекулын массыг хүчилтөрөгчийн хамгийн хөнгөн изотоп болох 16 O-ийн масстай харьцуулах явдал юм. Ижил цэнэгтэй метан ба 16 O ионыг масс спектрографын камерт нэгэн зэрэг оруулах ба тэдгээрийн байрлалыг гэрэл зургийн хавтан дээр тэмдэглэнэ. Тэдний шугамын байрлал дахь ялгаа нь 0.036406 (физик масштабаар) массын зөрүүтэй тохирч байна. Энэ нь ямар ч химийн аргаар хангаж чадахаас хамаагүй өндөр нарийвчлал юм.

Хэрэв судалж буй элемент нь изотопгүй бол түүний атомын массыг тодорхойлоход хэцүү биш юм. Үгүй бол изотоп бүрийн массыг төдийгүй хольц дахь харьцангуй элбэг байдлыг тодорхойлох шаардлагатай. Энэ утгыг хангалттай нарийвчлалтайгаар тодорхойлох боломжгүй бөгөөд энэ нь изотопын элементүүд, ялангуяа хүнд элементүүдийн атомын массыг олоход масс спектрографийн аргыг ашиглахыг хязгаарладаг. Саяхан масс спектрометрийн тусламжтайгаар 107 Ag ба 109 Ag мөнгөний хоёр изотопын харьцангуй элбэг дэлбэг байдлыг өндөр нарийвчлалтайгаар тогтоох боломжтой болсон. Хэмжилтийг АНУ-ын Үндэсний стандартын товчоонд хийсэн. Эдгээр шинэ өгөгдөл болон мөнгөний изотопын массын өмнөх хэмжилтийг ашиглан байгалийн мөнгөний атомын массыг тодруулсан. Энэ утгыг одоо 107.8731 (химийн хуваарь) гэж үзэж байна.

Цөмийн урвал.

Зарим элементийн атомын массыг тодорхойлохын тулд бид Эйнштейний олж авсан масс ба энергийн хоорондын хамаарлыг ашиглаж болно. 14 Н бөөмийг хурдан дейтерийн цөмөөр бөмбөгдсөний хариуд 15 Н изотоп ба энгийн устөрөгч 1 H үүсэх урвалыг авч үзье.

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

Урвал нь энерги ялгаруулдаг Q= 8,615,000 эВ, энэ нь Эйнштейний тэгшитгэлийн дагуу 0.00948 аму-тай тэнцэнэ. Энэ нь 14 N + 2 H-ийн масс нь 15 N + 1 H-ийн массаас 0.00948 аму-аар их байна гэсэн үг бөгөөд хэрэв бид урвалд оролцож буй гурван изотопын массын тоог мэдэж байвал дөрөв дэхийн массыг олж болно. Энэ арга нь хоёр изотопын массын тоонуудын ялгааг масс спектрографиас илүү нарийвчлалтайгаар тодорхойлох боломжийг олгодог.

Рентген зураг.

Энэхүү физик аргыг энгийн температурт ердийн болор тор үүсгэдэг бодисын атомын массыг тодорхойлоход ашиглаж болно. Энэ арга нь талст бодисын атомын (эсвэл молекулын) масс, түүний нягтрал, Авогадрогийн тоо болон болор тор дахь атомуудын хоорондох зайнаас тодорхойлогддог тодорхой коэффициентийн хоорондын хамаарал дээр суурилдаг. Радиографийн аргыг ашиглан торны тогтмол хэмжигдэхүүн, пикнометр ашиглан нягтрал гэсэн хоёр хэмжигдэхүүнийг нарийвчлалтай хэмжих шаардлагатай. Аргын хэрэглээ нь цэвэр төгс талстыг (ямар ч төрлийн сул орон тоо, согоггүй) олж авахад хүндрэлтэй байдаг.

Атомын массыг тодруулах.

20 гаруй жилийн өмнө хийгдсэн атомын массын бүх хэмжилтийг химийн арга эсвэл хийн нягтыг тодорхойлох аргыг ашиглан хийсэн. Саяхан масс спектрометрийн болон изотопын аргаар олж авсан өгөгдөл нь маш өндөр нарийвчлалтай давхцаж байгаа тул Олон улсын атомын массын комисс 36 элементийн атомын массыг засахаар шийдсэн бөгөөд тэдгээрийн 18 нь изотопгүй байна.
Мөн үзнэ үү