Unitatea de masă atomică
| Unitatea relativă de masă | |||
|---|---|---|---|
| Informații generale | |||
| mărimea | masa | ||
| Simbol | amu, Da, u, amu, uma, uma | ||
| Eponim | John Dalton | ||
Conversii
| |||
| Unitatea SI | ≈ 1,66054 × 10 −27 kg | ||
| Unitate CGS | ≈ 1,66054 × 10 −24 g | ||
| Unitate MTS | ≈ 1,66054 × 10 −30 t | ||
| Unitate SUA / Imp | ≈ 3,66086 × 10 −27 lb ≈ 5.85738 × 10 −26 oz | ||
| Unitate ST | ≈ 1,69328 × 10 −28 UTM | ||
| Unitatea Troia | ≈ 5.33876 × 10 −26 oz t | ||
| Unitatea Planck | ≈ 7,62958 × 10 −20 m D | ||
| Unități atomice | ≈ 1 822 , 88 m și | ||
Unitatea de masă atomică unificată ( amu , din unitatea de masă atomică engleză), numită și dalton ( Da ), este o unitate tehnică de măsură pentru masa atomică .
Nu face parte din sistemul SI [1], dar este încă recunoscută ca unitate derivată, deoarece a fost folosită în trecut în chimie și biochimie . În prezent, este preferabil să se utilizeze submultipli ai kilogramului sau multiplii electronvoltului , în special gigaelectronvoltului ( GeV ) [ fără sursă ] :
- 1 amu = 0,9315 GeV
Celelalte simboluri ale sale sunt u (simbol mai ambiguu) sau uma , care este acronimul în italiană.
A fost folosit pentru a indica masa particulelor elementare, a atomilor unici ( masa atomică ), a moleculelor ( masa moleculară ), a ionilor , a radicalilor . Această unitate a fost răspândită în trecut, deoarece experimental a fost mai ușor să comparăm masele de atomi și molecule, mai degrabă decât să le măsurăm efectiv masa, mai ales atunci când se utilizează un spectrometru de masă .
Definiție
Definiția a fost inițial masa unui atom de hidrogen . Ulterior a fost trecut pentru a îmbunătăți acuratețea măsurării, la „a douăsprezecea parte a masei unui atom de carbon-12 ” ( 12 C). Deci, un număr din aceste unități egal cu valoarea numerică a constantei lui Avogadro corespunde unui gram:
inversând această conversie, constatăm că [2] :
Unitatea de masă atomică a fost convenabilă în practica experimentală deoarece un nucleon legat are o masă de aproximativ 1 unitate, deci un atom sau o moleculă cu un număr de masă A are o masă de aproximativ A unități de masă atomică. Motivul este că un atom de carbon-12, din care derivă unitatea de masă atomică, conține 6 protoni, 6 neutroni și 6 electroni, cu protoni și neutroni având aproximativ aceeași masă și electroni cu masă neglijabilă. Această aproximare este totuși dură, deoarece nu ia în considerare variația masei cu energia de legare a nucleilor atomici (bazată pe binecunoscuta ecuație Einstein : E = mc ² ) și diferența de masă dintre proton și neutron.
Simboluri
Uniunea Internațională de Chimie Pură și Aplicată ( IUPAC ) recomandă utilizarea simbolului u pentru a indica unitatea de masă atomică unificată. Cu toate acestea, atât în biochimie, cât și în biologia moleculară, este obișnuit să se utilizeze Da. [3]
Mai ales în publicațiile vechi este posibil să se găsească acronimul uma sau amu, sau unitatea de măsură nu este deloc indicată. Această ultimă metodă a fost justificată în trecut cu introducerea masei atomice relative care, fiind un raport între masa absolută a atomului sau compusului examinat și unitatea masei atomice, trebuia să fie o cantitate adimensională .
Factori de conversie
Alunița poate fi definită ca numărul de molecule care cântăresc în medie x unități conținute în x grame din acea substanță. Deci unitatea de masă atomică coincide exact cu unitatea de măsură gram / mol:
- 1 u = 1 g / mol
De exemplu, masa moleculară a apei este 18,01508 u sau 18,01508 g / mol; în mod similar, 1 g de apă conține 1 g × N A / 18.01508 g / mol ≈ 3,3428 × 10 22 molecule.
Istorie
Chimistul John Dalton a fost primul care a sugerat utilizarea masei unui atom de hidrogen ca referință atunci când a comparat mase de atomi și compuși chimici.
Alegerea a căzut inițial asupra atomului de hidrogen, deoarece acesta a fost cel mai ușor dintre atomi, dar ulterior s-a dovedit inadecvată, deoarece acest element nu permite comparații directe. Francis William Aston , inventatorul spectrometrului de masă, a propus ulterior să folosească 1/16 din masa unui atom de oxigen -16 ca probă.
Înainte de 1961 , unitatea de masă atomică utilizată în fizică era definită ca 1/16 din masa unui atom de oxigen-16, dar unitatea de masă atomică utilizată în chimie era definită ca 1/16 din masa medie a unui atom de oxigen ( luând astfel în considerare abundența diferiților izotopi de oxigen prezenți în natură). Această ambiguitate a fost clarificată în 1960 de Uniunea Internațională de Chimie Pură și Aplicată (IUPAC) prin introducerea definiției actuale a unei unități de masă atomică unificate .
Relația cu sistemul internațional
Definiția anterioară a aluniței , o unitate fundamentală a SI, acceptată de CGPM în 1971 este:
- Alunița (simbolul mol) este cantitatea de substanță dintr-un sistem care conține la fel de multe entități elementare câte atomi sunt în 0,012 kilograme de carbon-12.
- Atunci când se utilizează alunița, entitățile elementare trebuie specificate și pot fi atomi, molecule, ioni, electroni și alte particule specifice sau grupuri de astfel de particule.
Cu toate acestea, prima parte a acestei definiții s-a schimbat la 20 mai 2019:
- Alunita, simbol mol, este unitatea SI a cantității de substanță. O aluniță conține exact 6.02214076 × 10 23 entități elementare. Acest număr este egal cu numărul lui Avogadro, N A , exprimat în unitatea mol −1 . [4] [5]
O consecință a acestei modificări este că relația definită în prezent între masa atomului 12 C, daltonul, kilogramul și numărul Avogadro nu vor mai fi valabile. Trebuie să schimbați una dintre următoarele;
- Masa atomului 12 C este exact 12 daltoni.
- Numărul de daltoni dintr-un gram este exact valoarea numărului Avogadro (adică 1 g / Da = 1 mol ⋅ N A ).
Formularea celei de-a noua Broșuri a SI [6] [N 1] implică faptul că prima afirmație rămâne valabilă, ceea ce înseamnă că a doua nu mai este adevărată. Constanta masei molare nu mai este exact egală cu 1 g / mol, deși această valoare este încă o aproximare foarte bună. Deoarece unitatea de masă atomică unificată este a douăsprezecea parte din masa unui atom de carbon-12, adică masa acelui atom este de 12 u, rezultă că există aproximativ N A atomi de carbon-12 în 0,012 kg de carbon-12. Acest lucru poate fi exprimat matematic:
- 12 De la × N la ≈ 0,012 kg / mol sau
- 1 De la × N la ≈ 0,001 kg / mol.
Notă
- ^ IUPAC Gold Book, "unitate de masă atomică unificată"
- ^ Constante fizice fundamentale , în Referința NIST privind constantele, unitățile și incertitudinea , NIST , 2010.
- ^ (EN) Cantități, unități și simboluri în chimia fizică (PDF), pe iupac.org.
- ^ Raport CIPM al celei de-a 106-a reuniuni , pe bipm.org (arhivat din original la 27 ianuarie 2018) .
- ^ Redefinirea aluniței . Nist.gov , NIST, 23 octombrie 2018. Accesat 24 octombrie 2018 .
- ^ A 9-a ediție a broșurii SI , pe bipm.org , BIPM, 2019. Accesat la 20 mai 2019 .
- ^ Într-o notă de subsol din Tabelul 8 referitoare la unitățile non-SI, se spune:
( EN ) „Daltonul (Da) și unitatea de masă atomică unificată (u) sunt denumiri (și simboluri) alternative pentru aceeași unitate, egală cu 1/12 din masa unui atom de carbon liber 12, în repaus și în starea sa de bază. "
( IT ) „Daltonul (Da) și unitatea de masă atomică unificată (u) sunt denumiri (și simboluri) alternative pentru aceeași unitate, egală cu 1/12 din masa unui atom de carbon liber 12, în repaus și în starea de bază . "
Bibliografie
- ( EN ) AA. VV., Cantități, unități și simboluri în chimia fizică - Cartea verde IUPAC , ediția a 3-a, Cambridge, editura RSC, 2007, ISBN 0-85404-433-7 .
Elemente conexe
linkuri externe
- ( EN ) Uniunea internațională de chimie pură și aplicată , la iupac.org .
