Дальтон или единая атомная единица массы ( обозначения: Da или u ) — единица массы, широко используемая в физике и химии. Он определяется как 1/12 массы несвязанного нейтрального атома углерода-12 в его ядерном и электронном основном состоянии и в состоянии покоя . [1] [2] Постоянная атомной массы , обозначаемая m u , определяется одинаково, что дает m u = m ( 12 C)/12 = 1 Da. [3] Единица дальтон также приблизительно численно равна молярной массе того же вещества, выраженной в граммах на моль ( NA Da ≈ 1 г/моль ). До переопределения основных единиц СИ в 2019 году они были численно идентичны по определению ( NA Da = 1 г/моль ) и до сих пор рассматриваются как таковые для большинства целей.
Эта единица обычно используется в физике и химии для выражения массы объектов атомного масштаба, таких как атомы , молекулы и элементарные частицы , как для отдельных случаев, так и для нескольких типов средних значений по ансамблю. Например, атом гелия-4 имеет массу4,0026 Да . Это внутреннее свойство изотопа, и все атомы гелия-4 имеют одинаковую массу. Ацетилсалициловая кислота (аспирин) , C
9ЧАС
8О
4, имеет среднюю массу примерно180,157 Да . Однако в этой массе нет молекул ацетилсалициловой кислоты. Две наиболее распространенные массы отдельных молекул ацетилсалициловой кислоты:180,0423 Да , имеющие наиболее распространенные изотопы, и181,0456 Да , в котором один углерод представляет собой углерод-13.
Молекулярные массы белков , нуклеиновых кислот и других крупных полимеров часто выражают в килодальтонах (кДа), мегадальтонах (МДа) и т. д. [4] Титин , один из крупнейших известных белков , имеет молекулярную массу от 3 до 3,7 мегадальтон. [5] ДНК хромосомы 1 в геноме человека содержит около 249 миллионов пар оснований , каждая из которых имеет среднюю массу около 650 Да , илиВсего 156 ГДа . [6]
Моль — единица количества вещества , широко используемая в химии и физике, которая первоначально была определена так, что масса одного моля вещества, измеренная в граммах, была бы численно равна средней массе одной из составляющих его частиц. , измеряется в дальтонах. То есть молярная масса химического соединения должна была быть численно равна его средней молекулярной массе. Например, средняя масса одной молекулы воды составляет около 18,0153 дальтона, а одного моля воды — около 18,0153 грамма. Белок, молекула которого имеет среднюю массу64 кДа будет иметь молярную массу64 кг/моль . Однако, хотя это равенство можно принять почти для всех практических целей, сейчас оно является лишь приблизительным из-за того, как 20 мая 2019 г. было изменено определение родинки . [4] [1]
В общем случае масса атома в дальтонах численно близка, но не совсем равна числу нуклонов А , содержащихся в его ядре . Отсюда следует, что молярная масса соединения (граммы на моль) численно близка к среднему числу нуклонов, содержащихся в каждой молекуле. По определению, масса атома углерода-12 составляет 12 дальтонов, что соответствует количеству имеющихся у него нуклонов (6 протонов и 6 нейтронов ). Однако на массу объекта атомного масштаба влияет энергия связи нуклонов в его атомных ядрах, а также масса и энергия связи его электронов .. Следовательно, это равенство выполняется только для атома углерода-12 в указанных условиях и будет различаться для других веществ. Например, масса одного несвязанного атома обычного изотопа водорода ( водород-1 , протий) равна1,007 825 032 241 (94) Da , масса одного свободного нейтрона равна1,008 664 915 95 (49) Да , [7] а масса одного атома водорода-2 (дейтерия) равна2,014 101 778 114 (122) Да . [8] В целом разница ( дефект массы ) составляет менее 0,1%; исключения включают водород-1 (около 0,8%), гелий-3 (0,5%), литий (0,25%) и бериллий (0,15%).
Единую атомную единицу массы и дальтон не следует путать с единицей массы в системе атомных единиц , которая вместо этого является массой покоя электрона ( me ) .