X
تبلیغات
قلمرو شیمی - جرم اتمی
جرم اتمی شنبه 1391/07/08 11:37 بعد از ظهر

 

 جرم اتمی

همانطور كه مي دانيد هرگز نمي توان يك اتم را جدا كرده، آن را در ترازو گذاشت و جرم آن را اندازه گرفت. زيرا واحد گرم يا ميلي گرم (كه ترازو آن را نشان مي دهد) براي بيان جرم اتم بسيار بسيار بزرگ است.
درواقع هميشه بايد واحد اندازه گيري و كميت مورد اندازه گيري با هم  همخوانی داشته باشند، به عنوان مثال فاصله ي شيراز مشهد را نمي توان با سانتي متر يا متر اندازه گيري نمود، بلكه اين فاصله به دليل بزرگي با كيلومتر سنجش مي شود.
حال جرم يك اتم هم نمي تواند با واحد  گرم اندازه گيري شود، زيرا جرم يك اتم در حدود 00000000000000000000001/0 گرم است.
پس بايد دنبال يك واحد بگرديم كه جرم اتم را با ان واحد اندازه گرفته و بيان كنيم. دانشمندان در اين مورد خيلي فكر كردند تا اينکه نتيجه گرفتند كه يك اتم را به عنوان استاندارد انتخاب كنند و بقيه اتمها را نسبت به آن بسنجند. به عنوان مثال در ابتدا اتم هيدروزن را به عنوان استاندارد  در نظر گرفتند و مثلا" مي گفتند جرم اتمی بور ده برابر جرم هيدروزن مي باشد.
اما بعدها اين واحد به اتم اكسيژن تغيير نمود و در نهايت شيمي دانها براي بيان جرم عنصرها ، فراوان ترين ايزوتوپ كربن يعني كربن -12 را بعنوان استاندارد انتخاب کردند و جرم عنصرهاي ديگر را با استفاده از نسبتهايي كه در محاسبات آزمايشگاهي بدست آمده بود، بيان كردند.
به عنوان مثال با استفاده از نسبتهايي كه در محاسبات آزمايشگاهي بدست آمده، مشخص شده است كه جرم اتم اكسيژن چهار سوم برابر جرم اتم كربن-12 است. با توجه به اينكه جرم اتم كربن-12دقیقا" 12  واحد کربنی مي باشد،  جرم اتم اكسيژن را محاسبه می شود. در اين مقياس جرم اتم اكسيژن حدودا" برابر 16 خواهد شد.

واحد جرم اتمي amu است كه كوتاه شده ي عبارت atomic  mass unitاست( البته این یک واحد فیزیکی نیست ، چون جرم اتمی یک نسبت است،  لذا بدون واحد است و این واحد قراردادی است ) . در اين مقياس جرم پروتون و نوترون  amu 1  است.  یک amu برابر یک دوازدهم جرم اتم کربن -12 است .

براي برخي دانش آموزان اين سوال پيش مي آيد كه چرا جرم اتمي عنصرها عددي كسري است( بجز ایزوتوپ کربن -12 ).

برای پاسخ به این پرسش باید گفت : جرم اتمی مجموع جرم پروتونها و نوترونها و الکترونها  را در اتم مشخص می کند و جرم اتمها بر خلاف عدد جرمی( مجموع تعداد پروتون و نوترون در اتم ) آنها مقداری صحیح نبوده و کسری است. به عنوان مثال، اتم سدیم دارای یازده پروتون و دوازده نوترون در هسته اتم خود می باشد، پس عدد جرمی آن 23 = 12 + 11 است. اما برای تعیین جرم اتمی سدیم به این صورت عمل می کنیم. جرم یک پروتون بر حسب واحد جرم اتمی amu برابر 0073/1 و جرم یک نوترون نیز بر حسب واحد جرم اتمی amu برابر 0087/1 و جرم یک الکترون نیز بر حسب واحد جرم اتمی amu برابر 0005/0 می باشد.

                                      مجموع جرم پروتونهای اتم سدیم       0803/11 = 0073/1 × 11          

                                      مجموع جرم نوترونهای اتم سدیم            0957/11 = 0087/1 × 11

از جرم الکترونها به دلیل ناچیز بودن صرف نظر می شود. جرم اتمی این ایزوتوپ از اتم سدیم برابر است با:

                                                                                   176/22 = 0803/11 + 0957/11

پس بطور خلاصه در مقیاس واحد کربنی (amu )که جرم اتمها بر اساس آن اندازه گیری می شود،  جرم پروتون و نوترون واحد ( 1 ) نبوده و عددی کسری  است. ( جرم پروتون  amu 0073/1  و جرم نوترون  amu 0087/1 مي باشد)، بنابر این جرم اتمی عددی غیر صحیح است. از طرفی بسیاری از عناصر دارای ایزوتوپ های مختلف با  درصد فراوانی های متفاوت هستند. ولذا میانگین جرم اتمی عدد غیر صحیح است(جرم اتمی یک عنصر به ایزوتوپهای آن و درصد فراوانی هر ایزوتوپ در طبیعت بستگی دارد. ).

نوشته شده توسط ابوالفضل احمدی ، مدرس شیمی و بیو شیمی   | لینک ثابت |