Atomska jedinica mase

Atom vodika je dugo bio atomska jedinica mase.

1/12 mase atoma ugljika ¹²C je danas atomska jedinica mase.

Atomska jedinica mase (oznaka u) je iznimno dopuštena mjerna jedinica mase za primjenu u fizici i kemiji, određena kao 1/12 mase nuklida (atoma izotopa) ugljika ¹²C, približne vrijednosti u = 1,6605·10⁻²⁷ kg. Naziva se i unificiranom atomskom jedinicom mase ili ujednačenom atomskom masenom jedinicom, daltonom (oznaka Da) te atomskom masenom konstantom (oznaka m_u).

[math]\displaystyle{ u = \frac{1}{12}m_a(^{12}C) = 1,6605\cdot10^{-27} kg = 1,6605\cdot10^{-24} g }[/math]

Uporaba

Primjenom podataka iz Periodnog sustava elemenata o relativnim atomskim masama možemo izračunati stvarne mase atoma ili molekule.

Izračunavanje mase nekog atoma (umnožak atomske jedinice mase i relativne mase atoma X):

[math]\displaystyle{ \qquad m_a(X) = u\cdot A_r(X)\qquad m_a(H) = 1,6605\cdot10^{-27}kg\cdot1,008 = 1,6738\cdot10^{-27}kg }[/math]

Izračunavanje mase neke molekule (umnožak atomske jedinice mase i relativne mase molekule XY):

[math]\displaystyle{ \qquad m_f(XY) = u\cdot M_r(XY) }[/math]

Relativna atomska masa, A_r

Relativna atomska masa atoma (X) je:

[math]\displaystyle{ \quad A_r(X) = \frac {m_a(X)}{u} \quad }[/math]

Relativna atomska masa je broj koji kaže koliko puta je masa nekog atoma veća od atomske jedinice mase, odnosno omjer mase atoma i atomske jedinice mase.

Vrijednosti relativnih atomskih masa se nalaze u Periodnom sustavu elemenata.

[math]\displaystyle{ \qquad A_r(H) = 1,00794 , \quad A_r(O) = 15,9994 }[/math]

Relativna molekulska masa, M_r

Relativna molekulska masa molekule (XY) je: [math]\displaystyle{ \quad M_r(XY) = \frac {m_f(XY)}{u} \quad }[/math]

Relativna molekulska masa je broj koji kaže koliko puta je masa neke molekule veća od atomske jedinice mase, odnosno omjer mase molekule i atomske jedinice mase.

Vrijednosti relativnih molekulskih masa računaju se zbrajanjem vrijednosti relativnih atomskih masa svih atoma u molekuli: [math]\displaystyle{ \quad M_r(XY) = A_r(X) + A_r(Y) }[/math]

[math]\displaystyle{ \qquad M_r(H_2O) = 2A_r(H) + A_r(O) = 2\cdot 1,00794 + 15,9994 = 18,01528 }[/math]

Povijest

John Dalton je uveo pojam relativna atomska masa (1803.) jer kemičari tada nisu imali pravu predodžbu o veličini ili masi atoma. Mogli su međutim uspoređivati mase atoma međusobno kroz omjere masa reaktanata u kemijskim reakcijama. Dalton je kao atomsku jedinicu mase uveo masu atoma vodika i to je vrijedilo narednih stotinjak godina. Točnijim mjerenjima 1905. je utvrđeno da se odnos atomskih masa vodika i kisika (koji se računao kao 1:16) razlikuje za 1%. Većina relativnih atomskih masa se računala prema kisiku, zato je kisik uzet kao standard s vrijednošću 16,000 00 a ispravljena je relativna atomska masa vodika na 1,0078. Nakon 1938. zbog otkrića izotopa postavljene su dvije skale relativnih atomskih masa:

a) Fizikalna skala relativnih atomskih masa uzimala je kao standard izotop ¹⁶O

b) Kemijska skala relativnih atomskih masa uzimala je kao standard prirodnu izotopnu smjesu kisika zato je jedinica na ovoj skali bila nešto veća (¹⁶O + ¹⁷O + ¹⁸O) a relativne atomske mase na kemijskoj skali su bile nešto manje.

Kasnije istraživanja su pokazala da smjesa tri izotopa kisika u prirodi nije uvijek istog sastava. Zato su fizičari predložili 1960. nov standard ¹²C a kemičari su to usvojili 1961. Tako je nastala unificirana skala relativnih atomskih masa. Danas se relativna atomska masa definira kao:

[math]\displaystyle{ A_r(X) = \frac {\bar m_a(X)}{m_a(^{12}C)/12} \quad }[/math]