Mi az atomtömeg-egység vagy AMU?

Az atomtömeg-egység (amu), más néven egyesített atomtömeg-egység vagy dalton (Da), egy nagyon kis tömegegység, amellyel az atomok tömegét a 12-es szén izotópjának egy atomjának tömegében fejezzük ki. Ez a 12-es szénatom tömegének egy tizenketted része, amikor nem kapcsolódik más atomhoz.

Az atomtömeg mértékegységének meghatározása a 12-es szénatomot pontosan 12 atomtömeghez rendeli. Ezzel az egységgel az összes többi atom tömegét a 12-es szénatom tömegének többszöröseként vagy többszöröseként fejezzük ki. Emiatt az atomtömeg-egység megalkotásakor az atomtömeg egy másik relatív skálája volt, hasonlóan az addig feltételezett többihez. Amikor azonban meghatározták a szénatom tényleges tömegét, és így megállapítható volt az atomtömeg-egység abszolút értéke, az amu ugyanúgy abszolút tömegskála lett, mint a gramm, font és tonna.

Az atomtömeg mértékegységének értéke

Az atomtömeg-egység fogalma és értéke az eredeti koncepcióhoz kapcsolódik, amelyet Avogadro javasolt a vakondra. A mólokat a 12-es szén izotóp 100%-os tisztaságú mintájának pontosan 12 grammjában lévő részecskék számaként határozta meg. Akkoriban ez a szám nem volt ismert, ma viszont igen; értékét Avogadro-számnak nevezik, és körülbelül 6 022,10 ²³ (a szám jelenleg elfogadott értéke pontosan 6 022 1367,10 ²³ részecske per mól).

Az Avogadro-szám meghatározása után egyetlen 12 szénatom tömege is megismerhető, ezt az értéket 12-vel osztva megkapjuk az atomtömeg mértékegységét. A kapcsolat nagyon egyszerű:

Ha definíció szerint egy mól 12 szénatom pontosan 12 grammot nyom, és tudjuk, hogy 1 mólban 6,0221367,10 ^{23 atom van, akkor minden 12 szénatom tömege:}

Most az atomtömeg mértékegységének definícióját használva a következőket kapjuk:

Ezért az atomtömeg mértékegysége 1,660540,10 ^-27 kg

Miért használja az umát?

Bármely tömeg, beleértve az atom tömegét is, bármilyen tömegegységben kifejezhető, grammtól, fonttól és unciától a metrikus tonnáig; esettől függően azonban egyesek kényelmesebbek, mint mások. Például gyakran előfordul, hogy saját súlyunkat fontban vagy kilogrammban adjuk meg, de nem tonnában. A Boeing 747 tömegét sem fejeznénk ki grammban vagy milligrammban; valószínűleg tonnában tennénk.

Ugyanezt a logikát alkalmazva, és figyelembe véve, hogy az atomok rendkívül kicsik, nem kényelmes ezeknek az egységeknek a használata az atomtömeg kifejezésére. Ezért létezik az atomtömeg-egység, mivel lehetővé teszi az atomok tömegének kényelmesebb ábrázolását.

Mivel az atomok nagyon kicsik, elvárható, hogy az atomtömeg egysége is ugyanolyan kicsi legyen.

Az atomtömeg mértékegysége és a tömegszám

Szerencsés és szerencsétlen egybeesés, hogy az atomtömeg-egység meghatározása azt eredményezi, hogy az atomok kifejezett tömegeinek számértéke nagyon hasonló az ismert tömegszámhoz. Ez utóbbi az atommagban található nukleonok, azaz protonok és neutronok teljes számát jelzi. Valójában a 12-es szénatom esetében a 12 pontosan a tömegszámot jelöli, és csak ennél az atomnál ez a szám pontosan egybeesik az atom amu-ban kifejezett tömegével.

Mivel a 12-es szénatommag 6 protont és 6 neutront tartalmaz, az atomtömeg-egység bizonyos értelemben a két nukleon közötti átlagos tömeget jelenti. Emiatt a legtöbb atom tömegszáma nagyon hasonló az amu-ban kifejezett atomtömegéhez. Azonban nem ugyanazok, és nem is ugyanazokra a fizikai mennyiségekre utalnak. A tömegszám nem tömeg, bár a neve ezt sugallja.

Az atomtömeg az atom moláris tömegével szemben

Végül érdemes egy további pontosítást tenni az atom tömege, atomtömege és moláris tömege körül. Amikor atomsúlyról vagy atomtömegről beszélünk, akkor egyetlen atom súlyát vagy tömegét értjük alatta. Például daltonban kifejezve a szén-12 atomtömege 12 amu, amint azt korábban láttuk.

Azonban gyakran előfordul, hogy sok diák tévesen állítja, hogy a szén atomtömege 12 g vagy még rosszabb, 12 g/mol. Az első hiba nagyon súlyos, mivel egyetlen szénatom, valami olyan kicsi, hogy csak a világ legfejlettebb mikroszkópjain keresztül lehet látni, állítólag 12 g tömegű, ami egy nagy kanálnak felel meg. cukor.

A második hiba sokkal gyakoribb, olyannyira, hogy sok hivatásos vegyész elköveti: összekeverik az atomtömeget (vagyis egy atom tömegét) egy atom moláris tömegével (vagyis egy mól tömegével). az atomok). A zavar abból adódik, hogy az atomtömeg-egység és a mól meghatározása miatt a g/mol-ban megadott moláris tömeg számszerűen megegyezik az amu-ban kifejezett atomtömeggel.

Példák az atomtömeg-egység használatára

• A szén-13 atom tömege atomtömeg-egységekben 13,003355 amu.
• A szén elem átlagos atomtömege (nem egy adott szénatomé) 12,0107 amu (ez a természetben előforduló C-12 és C-13 szénizotópok tömegének súlyozott átlagából áll).
• A PG5 polimer az ember által valaha létrehozott legnagyobb molekula, tömege meghaladja a 200 millió daltont vagy amu-t. A következő képen az azt alkotó monomer szerkezete látható.

• Az emberi genom DNS-molekulájának körülbelül 3,3 milliárd bázispárja van, tömege pedig körülbelül 2,2,10 ¹² amu.

• Egy 75 kg tömegű személy tömege atomtömeg-egységekben 4417,10 ²⁸ amu.

Hivatkozások

• Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS és Herranz, ZR (2020). Kémia (10. kiadás). New York City, NY: MCGRAW-HILL.
• Integrált DNS-technológiák (nd). Molekuláris tények és adatok . Letöltve: https://sfvideo.blob.core.windows.net/sitefinity/docs/default-source/biotech-basics/molecular-facts-and-figures.pdf?sfvrsn=4563407_4
• Lazalde, A. (2011). PG5, a valaha létrehozott legnagyobb molekula . Helyreállítva: https://hipertextual.com/2011/01/pg5-la-molecula-mas-grande-jamas-creada
• Marin-Becerra, Armando és Moreno-Esparza, Rafael. (2010). Relatív tömegek és a vakond: Egy nehéz fogalom egyszerű bemutatása . Chemical Education ,  21 (4), 287-290. Letöltve 2021. július 13-án a http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0187-893X2010000400005&lng=es&tlng=es webhelyről .
• Veldhiuis, D. (2011). A faszerű óriás a valaha készült legnagyobb molekula (2011). Új tudós . Letöltve: https://www.newscientist.com/article/dn19931-tree-like-giant-is-largest-molecule-ever-made/