Атомная масса

Атомная масса, атомный вес, значение массы атома, выраженное в атомных единицах массы. Применение особой единицы для измерения Атомной массы связано с тем, что массы атомов чрезвычайно малы (10^-22 - 10^-24 г) и выражать их в граммах неудобно. За единицу Атомной массы принята ¹/₁₂ часть массы изотопа атома углерода ¹²С. Масса углеродной единицы (сокращенно у. е.) равна (1,66043±0,00031)·10^-24 г. Обычно при указании Атомной массы обозначение "у. е." опускают. Понятие "Атомная масса" ввел Дж. Дальтон (1803). Он же впервые определил Атомную массу. Обширные работы по установлению Атомной массы были выполнены в 1-й половине 19 века Я. Берцелиусом, позднее Ж. С. Стасом и Т. У. Ричардсом. В 1869 году Д. И. Менделеев открыл закон периодической зависимости свойств элементов от Атомной массы и на его основе исправил Атомные массы многих известных в то время элементов (Be, U, La и других) и, кроме того, предсказал Атомные массы еще не открытых тогда Ga, Ge, Sc. После открытия Ф. Содди (1914) явления изотопии понятие "Атомная масса" стали относить и к элементам, состоящим из смеси изотопов, и к отдельным изотопам. Для элементов, которые представлены в природе одним изотопом (например, F, Al), Атомная масса элемента совпадает с Атомной массой этого изотопа. Если элемент - смесь изотопов, то его Атомную массу вычисляют как среднее значение из Атомной массы отдельных его изотопов, с учетом относительного содержания каждого из них. Так, природный хлор состоит из изотопов ³⁵Cl (75,53% ) и ³⁷Cl (24,47% ), массы атомов которых соответственно равны 34,964 и 36,961. Атомная масса элемента Cl равна: (34,964•75,53+36,961•24,47)/100=35,453

Колебания природного изотопного состава у большинства элементов пренебрежимо малы (менее 0,003%); поэтому каждый элемент имеет практически постоянную Атомную массу, являющуюся одной из важнейших характеристик элемента. Близость к целым числам Атомная масса элементов, представленных в природе одним изотопом, объясняется тем, что почти вся масса атома заключена в его ядре, а массы составляющих ядро протонов и нейтронов близки к 1. В то же время значения Атомной массы изотопов (кроме ¹²С, масса которого принята равной 12,00000) никогда точно не равны целым числам. Это объясняется, во-первых, тем, что относительные массы нейтрона и протона немного больше 1 (соответственно 1,008665 4 и 1,00727663), во-вторых, дефектом массы и, в-третьих, небольшим вкладом в общую массу атома массы электронов.

По предложению Дж. Дальтона (1803) единицей Атомной массы сначала служила масса атома водорода (водородная шкала). В 1818 году Берцелиус опубликовал таблицу Атомных масс, отнесенных к Атомной массе кислорода, принятой равной 100. Система Атомных масс Берцелиуса господствовала до 1860-х годов, когда химики опять приняли водородную шкалу. Но в 1906 году они перешли на кислородную шкалу, по которой за единицу Атомной массы принимали ¹/₁₆ часть Атомной массой кислорода. После открытия изотопов кислорода (¹⁶О, ¹⁷О, ¹⁸О) Атомные массы стали указывать по двум шкалам: химической, в основе которой лежала ¹/₁₆ часть средней массы атома природного кислорода, и физической с единицей массы, равной ¹/₁₆массы атома ¹⁶О. Использование двух шкал имело ряд недостатков, вследствие чего в 1961 году перешли к единой, углеродной шкале.

Для нахождения Атомной массы пользуются различными методами. Часть их основана на экспериментальном определении молекулярной массы какого-либо соединения данного элемента. В этом случае Атомная масса равна доле молекулярной массы, приходящейся на этот элемент, деленной на число его атомов в молекуле. Точные значения Атомной массы можно найти, определяя химические анализом эквивалент химического элемента (Атомная масса равна произведению эквивалента на валентность). С наибольшей точностью (до 0,001% и выше) Атомную массу можно определить методом масс-спектроскопии; масс-спектр элемента дает сведения о количественном изотопном составе и о массах атомов отдельных изотопов, на основании чего легко рассчитать Атомную массу (см. выше пример с ³⁵Cl и ³⁷Cl). Атомная масса вновь синтезируемых элементов оценивают на основе рассмотрения ядерной реакции их образования.

Актиноиды, Атомная масса, Атомные единицы массы, Атомные радиусы, Атомный номер, Благородные металлы, Галогены, Инертные газы, Неметаллы, Лантаноиды, Периодический закон, Переходные элементы, Платиновые металлы, Редкоземельные элементы, Щелочноземельные металлы, Щелочные металлы, Элементы химические, Атомная масса.