Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с атомного веса )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Не путать с атомной массой .
См. Также: стандартный атомный вес

Относительная атомная масса (символ: г ) или атомный вес является безразмерная физическая величина определяется как отношение средней массы из атомов одного химического элемента в данном образце до постоянной массы атома . Постоянная атомной массы (символ: m u ) определяется как1/12массы атома углерода-12 . [1] [2] Поскольку обе величины в соотношении являются массами, результирующее значение безразмерно; следовательно, значение называется относительным .

Для отдельного данного образца относительная атомная масса данного элемента представляет собой средневзвешенное арифметическое значение масс отдельных атомов (включая их изотопы ), присутствующих в образце. Это количество может существенно различаться между образцами, потому что происхождение образца (и, следовательно, его радиоактивная история или история распространения) могло дать уникальные комбинации изотопных содержаний . Например, из-за разной смеси стабильных изотопов углерода-12 и углерода-13 образец элементарного углерода из вулканического метана будет иметь другую относительную атомную массу, чем образец, полученный из тканей растений или животных.

Более распространенная и более конкретная величина, известная как стандартная атомная масса ( A r, стандарт ), представляет собой применение значений относительной атомной массы, полученных из нескольких различных образцов. Иногда его интерпретируют как ожидаемый диапазон значений относительной атомной массы для атомов данного элемента из всех земных источников, причем различные источники взяты с Земли . [3] «Атомный вес» часто неточно и неправильно используется как синоним стандартного атомного веса (неправильно, потому что стандартные атомные веса взяты не из одного образца). Тем не менее, стандартный атомный вес является наиболее широко публикуемым вариантом относительной атомной массы.

Кроме того, продолжающееся использование термина «атомный вес» (для любого элемента) в противоположность «относительной атомной массе» вызвало серьезные споры, по крайней мере, с 1960-х годов, в основном из-за технической разницы между весом и массой в физике. [4] Тем не менее, оба условия официально санкционированы IUPAC . Термин «относительная атомная масса» теперь, кажется, заменяет «атомный вес» в качестве предпочтительного термина, хотя термин « стандартный атомный вес» (в отличие от более правильного « стандартная относительная атомная масса») продолжает использоваться.

Определение [ править ]

Относительная атомная масса определяется средней атомной массой или средневзвешенным значением атомных масс всех атомов определенного химического элемента, обнаруженного в конкретном образце, которое затем сравнивается с атомной массой углерода-12. [5] Это сравнение представляет собой частное двух весов, что делает значение безразмерным (без единицы измерения). Это частное также объясняет слово « относительный» : значение массы образца считается относительно массы углерода-12.

Это синоним атомного веса, хотя его не следует путать с относительной изотопной массой . Относительная атомная масса также часто используется как синоним стандартной атомной массы.и эти величины могут иметь перекрывающиеся значения, если используется относительная атомная масса элемента с Земли при определенных условиях. Однако относительная атомная масса (атомный вес) все еще технически отличается от стандартной атомной массы, поскольку она применяется только к атомам, полученным из одного образца; он также не ограничивается наземными образцами, тогда как стандартный атомный вес усредняет несколько образцов, но только из наземных источников. Таким образом, относительная атомная масса является более общим термином, который в более широком смысле может относиться к образцам, взятым из неземных сред или высокоспецифичных земных сред, которые могут существенно отличаться от средних значений на Земле или отражать различные степени достоверности (например, по количеству значащих цифр), чем отраженные в стандартных атомных весах.

Текущее определение [ править ]

Преобладающие определения IUPAC (взятые из « Золотой книги »):

атомный вес - См .: относительная атомная масса [6]

и

относительная атомная масса (атомная масса) - отношение средней массы атома к единой атомной единице массы. [7]

Здесь «единая атомная масса единицы» относится к 1 / 12 массы атома 12 C в основном состоянии . [8]

Определение относительной атомной массы ИЮПАК [1] таково:

Атомный вес (относительная атомная масса) элемента из указанного источника - это отношение средней массы на атом элемента к 1/12 массы атома, равной 12 C.

Определение сознательно определяет « An атомного веса ...», как элемент будет иметь различные относительные атомные массы , в зависимости от источника. Например, бор из Турции имеет меньшую относительную атомную массу, чем бор из Калифорнии , из-за его другого изотопного состава . [9] [10] Тем не менее, учитывая стоимость и сложность изотопного анализа , обычной практикой является замена табличных значений стандартных атомных весов , которые повсеместно используются в химических лабораториях и пересматриваются каждые два года Комиссией ИЮПАК по изотопному содержанию. и атомный вес (CIAAW).[11]

Историческое использование [ править ]

Более старые (до 1961 г.) исторические относительные шкалы, основанные на атомной единице массы (символ: аму или аму ), использовали либо относительную изотопную массу кислорода-16, либо относительную атомную массу кислорода (т. Е. Атомную массу) для справки. См. Статью об истории современной единой атомной единицы массы для решения этих проблем.

Стандартный атомный вес [ править ]

Основная статья: Стандартный атомный вес

IUPAC комиссия CIAAW поддерживает ожидание интервала значения относительной атомную массу (или атомный вес) на Земле под названием стандартного атомного веса. Стандартный атомный вес требует, чтобы источники были наземными, естественными и стабильными в отношении радиоактивности. Также есть требования к исследовательскому процессу. Для 84 стабильных элементов CIAAW определил этот стандартный атомный вес. Эти значения широко публикуются и свободно называются «атомным весом» для реальных веществ, таких как фармацевтические препараты и коммерческая торговля.

Кроме того, CIAAW опубликовал сокращенные (округленные) значения и упрощенные значения (для случаев, когда земные источники систематически меняются).

Другие меры массы атомов [ править ]

Атомная масса ( m a ) - это масса отдельного атома с единицей Da или u ( дальтон ). Он определяет массу конкретного изотопа, которая является входным значением для определения относительной атомной массы. Пример для трехизотопов кремния приведен ниже.

Относительная изотопная масса является конкретно отношением массы одного атома к массе объединенной единицы массы атома. Эта величина тоже относительна, а потому безразмерна.

Определение относительной атомной массы [ править ]

Основная статья: Изотопная геохимия

Современные относительные атомные массы (термин, характерный для данного образца элемента) рассчитываются на основе измеренных значений атомной массы (для каждого нуклида ) и изотопного состава образца. Доступны высокоточные атомные массы [12] [13] практически для всех нерадиоактивных нуклидов, но изотопные составы труднее измерить с высокой точностью и более подвержены вариациям между образцами. [14] [15] По этой причине относительные атомные массы 22 мононуклидных элементов(которые равны изотопным массам для каждого из отдельных встречающихся в природе нуклидов этих элементов) известны с особенно высокой точностью. Например, для относительной атомной массы фтора существует погрешность только одна часть на 38 миллионов , точность, которая превышает текущее наилучшее значение для постоянной Авогадро (одна часть на 20 миллионов).

ИзотопАтомная масса [13]Изобилие [14]
СтандартКлассифицировать
28 Si27,976 926 532 46 (194)92,2297 (7)%92,21–92,25%
29 Si28,976 494 700 (22)4,6832 (5)%4,67–4,69%
30 Si29 973 770 171 (32)3,0872 (5)%3,08–3,10%

Расчет приведен на примере кремния , относительная атомная масса которого особенно важна в метрологии . Кремний существует в природе как смесь трех изотопов: 28 Si, 29 Si и 30 Si. Атомные массы этих нуклидов известны с точностью до одной части на 14 миллиардов для 28 Si и примерно одной части на миллиард для остальных. Однако диапазон естественного содержания изотопов таков, что стандартное содержание может составлять только около ± 0,001% (см. Таблицу).

Расчет выглядит следующим образом:

A r (Si) = (27,976 93 × 0,922297) + (28,976 49 × 0,046832) + (29,973 77 × 0,030872) = 28,0854

Оценка неопределенности затруднена [16], особенно потому, что распределение выборки не обязательно симметрично: стандартные относительные атомные массы ИЮПАК указаны с расчетными симметричными неопределенностями [17], а значение для кремния составляет 28,0855 (3). Относительная стандартная неопределенность этого значения составляет 1 × 10 –5 или 10 ppm.

Помимо этой погрешности измерения, некоторые элементы имеют вариации по источникам. То есть разные источники (океанская вода, скалы) имеют разную радиоактивную историю и разный изотопный состав. Чтобы отразить эту естественную изменчивость, ИЮПАК в 2010 году принял решение перечислить стандартные относительные атомные массы 10 элементов как интервал, а не фиксированное число. [18]

См. Также [ править ]

  • Поссоло, Антонио; ван дер Вин, Adriaan MH; Мейя, Юрис; Бринн Хибберт, Д. (04.01.2018). «Интерпретация и распространение неопределенности стандартных атомных весов (Технический отчет IUPAC)» . Проверено 8 февраля 2019 .
  • Международный союз чистой и прикладной химии (IUPAC)
  • Комиссия по изотопному изотопу и атомному весу (CIAAW)

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Международный союз чистой и прикладной химии (1980). "Атомный вес элементов 1979" (PDF) . Pure Appl. Chem. 52 (10): 2349–84. DOI : 10,1351 / pac198052102349 .
  2. ^ Международный союз чистой и прикладной химии (1993). Величины, единицы и символы в физической химии , 2-е издание, Oxford: Blackwell Science. ISBN 0-632-03583-8 . п. 41. Электронная версия. 
  3. ^ Определение образца элемента
  4. ^ де Бьевр, Поль; Пайзер, Х. Штеффен (1992). " ' Атомный вес' - Имя, его история, определение и Units" (PDF) . Чистая и прикладная химия . 64 (10): 1535–43. DOI : 10,1351 / pac199264101535 .
  5. ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) « относительная атомная масса ». DOI : 10,1351 / goldbook.R05258
  6. ^ Золотая книга ИЮПАК - атомный вес
  7. ^ Золотая книга ИЮПАК - относительная атомная масса (атомный вес), A r
  8. ^ Золотая книга ИЮПАК - единая атомная единица массы
  9. ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1984). Химия элементов . Оксфорд: Pergamon Press . с. 21, 160. ISBN 978-0-08-022057-4.
  10. ^ Международный союз чистой и прикладной химии (2003). «Атомный вес элементов: обзор 2000» (PDF) . Pure Appl. Chem. 75 (6): 683–800. DOI : 10.1351 / pac200375060683 .
  11. ^ Золотая книга ИЮПАК - стандартные атомные веса
  12. ^ Национальный институт стандартов и технологий . Атомные массы и изотопные составы для всех элементов .
  13. ^ a b Wapstra, AH; Audi, G .; Тибо, К. (2003), Оценка атомной массы AME2003 (онлайн-редактор), Национальный центр ядерных данных. По материалам:
    • Wapstra, AH; Audi, G .; Тибо, К. (2003), "Оценка атомной массы AME2003 (I)", ядерная физика , 729 : 129-336, Bibcode : 2003NuPhA.729..129W , DOI : 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11.002
    • Audi, G .; Wapstra, AH; Тибо, К. (2003), "Оценка атомной массы AME2003 (II)", ядерная физика , 729 : 337-676, Bibcode : 2003NuPhA.729..337A , DOI : 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11.003
  14. ^ а б Росман, KJR; Тейлор, PDP (1998), "изотопные составы элементов 1997" (PDF) , теоретической и прикладной химии , 70 (1): 217-35, DOI : 10,1351 / pac199870010217
  15. ^ Коплен, ТБ; и другие. (2002), "изотопная Вариация выбранных элементов" (PDF) , теоретическая и прикладная химия , 74 (10): 1987-2017, DOI : 10,1351 / pac200274101987
  16. ^ Meija, Juris; Местер, Золтан (2008). «Распространение неопределенности результатов измерения атомной массы». Метрология . 45 (1): 53–62. Bibcode : 2008Metro..45 ... 53M . DOI : 10.1088 / 0026-1394 / 45/1/008 .
  17. ^ Холден, Норман Э. (2004). «Атомный вес и Международный комитет - исторический обзор» . Химия Интернэшнл . 26 (1): 4–7.
  18. ^ «Изменения в Периодической таблице» . Архивировано из оригинала на 2019-07-15.

Внешние ссылки [ править ]

  • Комиссия ИЮПАК по изотопному содержанию и атомному весу
  • Относительные атомные массы всех изотопов и стандартные атомные массы элементов по NIST
  • Стандартный атомный вес