Войти
Относительная атомная масса (символ: A r) или атомная масса - безразмерная физическая величина, определяемая как отношение средней массы атомов химического элемента в данном образце к постоянная атомной массы. Постоянная атомной массы (обозначение: m u) определяется как 1/12 массы атома углерода-12. Поскольку обе величины в соотношении являются массами, результирующее значение безразмерно; следовательно, значение называется относительным.
Для одного данного образца относительная атомная масса данного элемента представляет собой средневзвешенное арифметическое масс отдельных атомов (включая их изотопы ), которые присутствуют 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 относительную атомную массу, отличную от той, что получена из ткани растений или животных.
Более распространенная и более конкретная величина, известная как стандартный атомный вес (A r, стандартный), представляет собой приложение значений относительной атомной массы, полученных из нескольких различных образцы. Иногда его интерпретируют как ожидаемый диапазон значений относительной атомной массы для атомов данного элемента из всех земных источников, причем различные источники взяты с Земли. «Атомный вес» часто неправильно и неправильно используется как синоним стандартного атомного веса (неправильно, потому что стандартные атомные веса 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 отличие от «относительной атомной массы» вызвало серьезные споры, по крайней мере, с 1960-х годов, в основном из-за технической разницы между вес и масса по физике. Тем не менее, оба условия официально санкционированы IUPAC. Термин «относительная атомная масса» теперь, кажется, заменяет «атомный вес» как предпочтительный термин, хотя термин «стандартный атомный вес» (в отличие от более правильного «стандартная относительная атомная масса») продолжает использоваться.
Относительная атомная масса определяется средней атомной массой или средневзвешенным атомных масс всех атомов определенного химического элемента, обнаруженного в конкретном образце, который затем сравнивается с атомной массой углерода-12. Это сравнение представляет собой частное двух весов, что делает значение безразмерным (без добавления единиц 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 в качестве синонима для 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 разные степени достоверности (например, в количество значащих цифр ), чем те, которые отражены в стандартных атомных весах.
Преобладающие определения IUPAC (взятые из «Золотой книги »):
и
Здесь «единая атомная единица массы» означает ⁄ 12 массы атома C в его основном состоянии.
Определение относительной атомной массы ИЮПАК:
Определение намеренно указывает «атомный вес…», поскольку элемент будет иметь разные относительные атомные массы в зависимости от источника. Например, бор из Турции имеет более низкую относительную атомную массу, чем бор из Калифорния, из-за его другого изотопного состава. 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 Комиссия по изотопному содержанию и атомным весам (CIAAW) ИЮПАК.
Старые (до 1961 г.) исторические относительные шкалы, основанные на атомной единице массы (символ : amu или amu) использовали либо относительную изотопную массу oxygen-16 , либо относительную атомную массу кислорода (т. е. атомную массу) для справки. См. Статью по истории современной единой атомной единицы массы для решения этих проблем.
Комиссия IUPAC CIAAW поддерживает значение интервала ожидания для относительной атомной массы (или атомного веса) на Земле, названное стандартным. атомный вес. 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 называются «атомным весом» элементов 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).
Атомная масса (ma) - это масса отдельного атома в единицах Да или u (дальтон ). Он определяет массу конкретного изотопа, которая является входным значением для определения относительной атомной массы. Пример для трех изотопов кремния приведен ниже.
Относительная изотопная масса - это, в частности, отношение массы отдельного атома к массе единой атомной единицы массы. Эта величина тоже относительна, а потому безразмерна.
Современные относительные атомные массы (термин, характерный для данного образца элемента) вычисляются на основе измеренных значений атомной массы (для каждого нуклида ) и изотопный состав образца. Высокоточные атомные массы доступны практически для всех нерадиоактивных нуклидов, но изотопные составы труднее измерить с высокой точностью и более подвержены различиям между образцами. По этой причине относительные атомные массы 22 мононуклидных элементов (которые такие же, как изотопные массы для каждого из отдельных встречающихся в природе нуклидов этих элементов) известны с особенно высокой точностью. Например, для относительной атомной массы фтора имеется погрешность только одна часть к 38 миллионам, точность, которая превышает текущее лучшее значение для постоянной Авогадро (одна часть в 20 миллионов).
| Изотоп | Атомная масса | Содержание | |
|---|---|---|---|
| Стандарт | Диапазон | ||
| Si | 27,97692653246 (194) | 92,2297 (7)% | 92,21–92,25% |
| Si | 28,976494700 (22) | 4,6832 (5)% | 4,67–4,69% |
| Si | 29.973770171 (32) | 3,0872 (5)% | 3,08–3,10% |
Пример расчета приведен для кремния, относительная атомная масса которого особенно важна в метрологии. Кремний существует в природе как смесь трех изотопов: Si, Si и Si. Атомные массы этих нуклидов известны с точностью до одной части на 14 миллиардов для Si и примерно до одной части на миллиард для других. Однако диапазон естественного содержания изотопов таков, что стандартное содержание может составлять только около ± 0,001% (см. Таблицу).
Расчет производится следующим образом:
Оценка неопределенности является сложным, особенно потому, что распределение выборок не обязательно симметрично: стандартные относительные атомные массы ИЮПАК указаны с расчетными симметричными погрешностями, а значение для кремния составляет 28,0855 (3). Относительная стандартная неопределенность этого значения составляет 1 × 10 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.
