原子質量単位 – 定義、例、および歴史。

原子質量単位の定義は何ですか?元素の原子質量は、その原子質量単位を決定します。原子質量と分子質量の両方が AMU で表されます。統一原子質量単位またはダルトンとも呼ばれます。原子質量単位の定義は、自然界で最も豊富に存在する炭素の同位体である炭素 12 原子の質量の 12 分の 1 であるというものです。自然界に存在する炭素の 98% 以上を占め、AMU は 12 です。

原子質量と原子質量単位

原子は、周期表のすべての元素の構成要素であり、それぞれに固有の原子番号と質量があります。原子核内の陽子の数はその原子番号を決定し、原子質量は中性子と陽子の総数の組み合わせとして定義されます。これは、ダルトンまたは AMU で表されます。ここで、1 AMU は中性子と陽子の静止質量の平均です。以下はそれを表現する方法です:

1 原子質量単位は =1.67376 x 10 キログラム =1.67376 x 10 グラムに等しい

すべての原子質量計算は、炭素 12 を基準として考慮しながら実行されます。したがって、任意の元素の同位体の質量は、炭素 12 同位体の原子質量単位の標準として表されます。

炭素 12 原子の原子核には 6 つの陽子と中性子があり、原子質量は 12 AMU になります。電子は質量が小さいので、影響はほとんどないと考えられます。したがって、原子核は、あらゆる元素の原子の全重量を構成します。つまり、単一の陽子または中性子の質量は、約 1 原子質量単位です。炭素を除く元素の個々の原子の質量は整数ではないため、ここでは近似という言葉が重要です。この理由は、質量が核内の異なる粒子間の相互作用の影響を受けるためです。電子の質量は無視できますが、1 つの原子の質量を計算するときに考慮されます。

原子質量単位の歴史

ジョン・ダルトンは 1802 年にプロチウム (水素-1) で原子質量単位を定義する方法を提案しました。その後、ウィルヘルム・オストワルドという別の科学者が、原子の相対質量を酸素質量の 1/16 として表すことができると提案しました。しかし、酸素の同位体のような同位体が発見されると、他の元素の相対原子質量をどのように表現するかについて混乱が生じました。

このすべての結果として、原子質量単位を定義する方法は分岐し、自然酸素に基づいて表現することを好む科学者もいます。対照的に、酸素の酸素16同位体に基づいてそれを表現しようとした人もいます。後者は、1961 年に混乱を解消する方法が登場するまで、原子質量単位を表すために広く使用されていました。炭素 12 は、酸素 16 の代わりに原子質量単位を表す基礎として使用されることが提案されました。このシステムには記号 Da と u が与えられました。しかし、シンボル AMU は完全に存在しなくなったわけではなく、科学者は炭素 12 に移行した後も使用し続けました。

現在、原子質量単位は、u、AMU、Da の 3 つの記号すべてで表されます。

したがって、1 原子質量単位は =1 u =1 Da に等しい

統一原子質量単位

統一原子質量単位の定義は何ですか?統一原子質量単位は、一般に原子質量単位の同義語と見なされます。物理定数として、SI測定系に採用されています。最近では AMU という用語がより一般的に使用されていますが、統合 AMU と同じです。

アボガドロ数 NA は、統一原子質量単位と質量の SI との関係を確立します。静止状態と基底状態の炭素 12 原子の質量は、NA の定義によれば 0.012 kg です。

したがって、1 原子質量単位は AMU =1.6604 x 10 kg に相当します

原子質量単位で同位体を区別する

同位体は、相対質量を表す原子質量単位を使用して効果的に区別できます。原子番号が似ているが、原子番号が異なるいくつかの元素が含まれます。これは、陽子の数は同じですが、中性子の数が異なるためです.

例 1

ウラン 235 原子の AMU は約 235 です。もう 1 つの同位体であるウラン 238 は、原子質量単位値が 238 で、わずかに大きく、質量が大きくなります。原子質量の違いは、自然界に存在するウランの同位体で最も豊富な I-238 によるものであり、核分裂によって核エネルギーを生成するために核反応で使用される U-235 と比較して、その原子には 3 つの過剰な中性子があります。また、原子爆弾の主要構成要素の 1 つでもあります。

例 2

原子量とは?

原子量は、相対原子質量単位値とも呼ばれます。これは、ある標準と比較した、元素の原子の平均質量の比率です。原子質量と原子量という用語は同じ意味で使用されていますが、意味は異なります。原子量は重力場が及ぼす力を指しますが、原子量はそうではありません。より具体的には、元素の原子量は、その同位体の原子質量の平均と見なされます。

例

炭素は通常、炭素 12 と炭素 13 の 2 つの同位体形態で見つかります。炭素 12 の原子質量単位は 12 ですが、炭素 13 の原子質量単位は 13 です。自然界における炭素 12 同位体の利用可能性は 98.89% ですが、炭素の利用可能性は 98.89% です。 13 は 1.11% です。炭素 13 と炭素 12 の平均原子質量は、(98.89 / 100) x 12) + ((1.11 / 100) x 13) =12.011 AMU です。

炭素の原子量 =12.011 AMU

上記の例は、元素の原子量が同位体の原子質量とどのように異なるかを示しています。これが、原子量が原子量と同じではない理由です。むしろ、相対原子質量と呼んだ方が正確です。

原子間の数値関係は、ほとんどの化学反応に影響を与えます。したがって、原子量は化学の基本概念です。ただし、化学者が反応物や生成物を測定する場合、個々の原子はカウントされません。むしろ、決定を導くために原子量が計算されます。

以下は原子質量を示す表です:

モルの概念と組み合わせると、原子質量の概念は化学の重要な部分になります。元素の原子質量単位が AMU (炭素の原子質量単位など) で定量化される場合、グラム単位の元素 1 モルの質量と同じ値になります。したがって、鉄の原子質量は 55.847 amu であるため、1 モルの重さは 55.847 グラムになります。イオン性化合物と分子は同じ概念で機能します。 NaCl の 1 つの式単位の原子質量は、約 58.44 amu です。したがって、1 モルの NaCl の重量は約 58.44 グラムになります。 1 つの水分子の重量は 18.02 amu であり、1 モルの水分子の重量は約 18.02 グラムになります。

結論

原子質量および原子質量単位の概念は、物理学と化学の両方に不可欠な要素です。したがって、それらの概念を基本的に理解することが重要です。このトピックが、統一原子質量、原子質量単位による同位体の区別、原子質量単位の定義方法、原子質量単位の歴史など、原子質量単位のさまざまなトピックに関する知識を得るのに役立つことを願っています.

よくある質問

Q) なぜ原子質量が必要なのですか?

A) 分子の原子の原子質量は、分子と元素の平均質量を決定し、化学量論の問題を解決するために使用されます。

Q) 原子量は変化しますか?

A) 原子番号は変わりませんが、元素の原子量は同位体によって異なります。原子質量は核内に存在する中性子と陽子の合計であるため、同位体には陽子よりも多くの中性子があり、元素の質量は安定核よりも大きくなります。

Q) さまざまな元素の原子の原子質量単位の値の例をいくつか挙げてください。

• 4.0026 AMU はヘリウム原子 1 個の質量です。
• 31.972 AMU は硫黄原子 1 個の質量です。
• 1.007 AMU は水素原子 1 個の質量です。
• 3 x 106 AMU は、1 つのタイチン原子 (知られている最大のタンパク質) の質量です。