Tabla de Contenidos
통일된 원자 질량 단위 또는 달톤 (Da) 이라고도 하는 원자 질량 단위(amu )는 원자의 질량을 탄소 12의 동위원소 원자의 질량으로 표현하는 데 사용되는 매우 작은 질량 단위입니다. 다른 원자와 결합하지 않은 경우 탄소-12 원자 질량의 1/12로 정의됩니다.
원자 질량 단위의 정의는 탄소-12 원자에 정확히 12 amu의 질량을 할당합니다. 이 단위를 사용하여 다른 모든 원자의 질량은 탄소-12 원자 질량의 배수 또는 약수로 표현됩니다. 이러한 이유로 생성 당시 원자 질량 단위는 원자 질량의 또 다른 상대 척도였으며 그때까지 이미 가정된 다른 척도와 유사했습니다. 그러나 탄소 원자의 실제 질량이 결정되어 원자 질량 단위의 절대값이 설정될 수 있게 되었을 때, amu는 그램, 파운드, 톤과 같은 방식으로 질량의 절대 척도가 되었습니다.
원자 질량 단위의 값
원자 질량 단위의 개념과 가치는 아보가드로가 몰에 대해 제안한 원래 개념과 연결됩니다. 그는 탄소-12 동위원소의 100% 순수한 샘플의 정확히 12그램에 있는 입자의 수로 몰을 정의했습니다. 당시에는 이 숫자가 알려지지 않았지만 현재는 알려져 있습니다. 그 값은 아보가드로 수라고 하며 대략 6,022.10 23 입니다 (이 숫자에 대해 현재 허용되는 값은 정확히 6,0221367.10 23 입자/몰입니다).
아보가드로수가 결정되면 단일 탄소 12 원자의 질량을 알 수 있으며 이 값을 12로 나누면 원자 질량 단위의 값이 됩니다. 관계는 매우 간단합니다.
정의에 따라 탄소-12 원자 1몰의 무게가 정확히 12그램이고 1몰에 6,0221367.10 23개의 원자가 있다는 것을 알고 있다면 각 탄소-12 원자의 무게는 다음과 같습니다.
이제 원자 질량 단위의 정의를 사용하여 다음을 얻습니다.
따라서 원자 질량 단위는 1,660540.10 -27 kg 의 값을 갖습니다.
왜 우마를 사용합니까?
원자의 질량을 포함한 모든 질량은 그램, 파운드, 온스에서 미터톤에 이르는 모든 질량 단위로 표현할 수 있습니다. 그러나 경우에 따라 일부는 다른 것보다 더 편리합니다. 예를 들어, 우리 자신의 체중을 톤이 아닌 파운드나 킬로그램으로 나타내는 것이 일반적입니다. 또한 보잉 747의 질량을 그램이나 밀리그램으로 표현하지도 않습니다. 우리는 아마 그것을 톤 단위로 할 것입니다.
이와 같은 논리를 사용하고, 원자가 극히 작다는 점을 고려하면 원자량을 표시하는 데 이러한 단위를 사용하는 것은 편리하지 않습니다. 이것이 원자 질량 단위가 존재하는 이유입니다. 원자의 질량을 보다 편리한 방식으로 나타낼 수 있기 때문입니다.
원자는 매우 작기 때문에 원자 질량 단위도 똑같이 작을 것으로 예상할 수 있습니다.
원자 질량 단위와 질량수
행운과 불행의 우연의 일치는 원자 질량 단위의 정의로 인해 표현된 원자의 질량이 알려진 질량 수와 매우 유사한 수치 값을 갖게 된다는 것입니다. 후자는 핵자, 즉 원자핵에 존재하는 양성자와 중성자의 총 수를 나타냅니다. 실제로 탄소-12 원자의 경우 12는 정확히 질량수를 나타내며 이 원자에 대해서만 이 숫자는 amu로 표시되는 원자의 질량과 정확히 일치합니다.
탄소-12 핵은 6개의 양성자와 6개의 중성자를 포함하고 있기 때문에 원자 질량 단위는 두 핵자 사이의 평균 질량을 나타냅니다. 이러한 이유로 대부분의 원자에서 질량수는 amu로 표시되는 원자 질량과 매우 유사합니다. 그러나 그것들은 동일하지 않으며 동일한 물리량을 지칭하지도 않습니다. 질량수는 이름에서 알 수 있지만 질량이 아닙니다.
원자 질량 대 원자의 몰 질량
마지막으로 원자량, 원자량 및 원자의 몰 질량이라는 용어에 대해 추가로 설명할 가치가 있습니다 . 원자량 또는 원자량에 대해 이야기할 때 우리는 단일 원자의 무게 또는 질량을 의미합니다. 예를 들어 달톤으로 표현하면 앞에서 본 것처럼 탄소-12의 원자 질량은 12amu입니다.
그러나 많은 학생들이 탄소의 원자 질량이 12g 또는 그 이하인 12g/mol이라고 잘못 말하는 것이 일반적입니다. 첫 번째 오류는 상당히 심각합니다. 단일 탄소 원자, 즉 세계에서 가장 진보된 현미경을 통해서만 볼 수 있는 매우 작은 것의 질량이 12g으로 알려져 있기 때문입니다. 설탕.
두 번째 실수는 훨씬 더 흔해서 많은 전문 화학자들이 저지르는 실수입니다. 그들은 원자 질량(즉, 한 원자의 질량)을 원자의 몰 질량(즉, 한 몰의 질량)과 혼동하고 있습니다. 원자의).). 혼란은 원자 질량 단위와 몰의 정의로 인해 몰 질량(g/mol)이 수치상으로 원자 질량(amu)과 같다는 사실에서 발생합니다.
원자 질량 단위의 사용 예
- 원자 질량 단위의 탄소-13 원자의 질량은 13.003355 amu입니다.
- 원소 탄소(탄소의 특정 원자가 아님)의 평균 원자 질량은 12.0107amu입니다(이는 탄소, C-12 및 C-13의 자연 발생 동위원소 질량의 가중 평균으로 구성됨).
- PG5 폴리머는 인간이 만든 가장 큰 분자이며 2억 달톤 또는 amu 이상의 질량을 가지고 있습니다. 다음 이미지는 이를 구성하는 모노머의 구조를 보여줍니다.
- 인간 게놈의 DNA 분자는 약 33억 개의 염기쌍과 약 2.2.10 12 amu의 질량을 가지고 있습니다.
- 원자 질량 단위로 75kg인 사람의 질량은 4,417.10 28amu 입니다 .
참조
- 장, 알., 만조, 아. R., Lopez, PS, & Herranz, ZR (2020). 화학 (10판). 뉴욕주 뉴욕시: MCGRAW-HILL.
- 통합 DNA 기술(nd). 분자 사실 및 수치 . https://sfvideo.blob.core.windows.net/sitefinity/docs/default-source/biotech-basics/molecular-facts-and-figures.pdf?sfvrsn=4563407_4 에서 가져옴
- 라잘데, A. (2011). 지금까지 만들어진 가장 큰 분자인 PG5 . https://hipertextual.com/2011/01/pg5-la-molecula-mas-grande-jamas-creada 에서 복구됨
- Marin-Becerra, Armando, & Moreno-Esparza, 라파엘. (2010). 상대질량과 두더지: 어려운 개념의 간단한 데모 . 화학교육 , 21 (4), 287-290. http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0187-893X2010000400005&lng=es&tlng=es 에서 2021년 7월 13일에 검색함 .
- Veldhiuis, D. (2011). 나무와 같은 거인은 지금까지 만들어진 가장 큰 분자입니다 (2011). 뉴 사이언티스트 . https://www.newscientist.com/article/dn19931-tree-like-giant-is-largest-molecule-ever-made/ 에서 가져옴
