Atomimassa
Atomimassasta puhutaan, kun käsitellään yksittäisten atomien massoja. Atomimassan yksikkönä käytetään atomimassayksikköä, jonka tunnus on u tai amu. 1 u on määritelty olevan kahdestoistaosa hiili-isotoopin 12C massasta (1,992646547·10−26 kg) eli 1,660539040·10−27 kg. 12C:n atomimassa on siten 12,0 u.[1]
Avogadron vakio NA ja mooli on määritelty siten, että mooli ainetta, jonka atomimassa on 1 u, painaa 1 gramman. Siten 1 u on lukuarvoltaan sama kuin 1 g/mol eli moolimassa.[a]
Molekyyleille määritellään vastaavasti molekyylimassa.
Lähes aina puhuttaessa jonkin alkuaineen atomimassasta, käytetään todellisuudessa suhteellista atomipainoa (tunnus Ar). Suhteellinen atomipaino on alkuaineen luonnossa esiintyvän isotooppiseoksen erimassaisten atomien atomipainojen pitoisuuksilla painotettu keskiarvo. Suhteellinen atomipaino ei varsinaisesti ole luonnonvakio, vaan riippuu materiaalin fysikaalisesta tai kemiallisesta historiasta.[2]
Suhteellisen atomipainon taulukoituja arvoja on julkaistu tieteellisessä kirjallisuudessa aina F. W. Clarken vuonna 1882 tekemistä mittauksista saakka. Nykyään IUPAC julkaisee nämä joka toinen vuosi. Eräiden alkuaineiden atomipainoille on myös määritetty epätarkkuutta ilmaisevat virherajat. Ensimmäisenä virherajan sai rikki vuonna 1951 ja vuoteen 2007 mennessä niitä oli annettu 18 alkuaineelle. Vuoden 2009 julkaisusta alkaen joidenkin alkuaineiden atomipainolle on käytetty yksittäisen lukuarvon sijasta vaihteluväliä [a; b], jos alkuaineen E luonnossa esiintyvien isotooppien seoksen atomipainolle pätee a ≤ Ar(E) ≤ b.[b][2][3][4][5]
Alkuaineet, joiden virallinen atomipaino on vaihteluväli, on lueteltu seuraavassa taulukossa. IUPAC on myös määritellyt näille ns. konventionaalisen atomipainon, jota voidaan käyttää esimerkiksi kaupallisiin tarkoituksiin tai tuntemattomalle näytteelle, silloin kun tarkkuudella ei ole merkitystä.[6]
| alkuaine | kemiallinen merkki | atomipaino | konventionaalinen atomipaino |
|---|---|---|---|
| vety | H | [1,00784; 1,00811] | 1,008 |
| litium | Li | [6,938; 6,997] | 6,94 |
| boori | B | [10,806; 10,821] | 10,81 |
| hiili | C | [12,0096; 12,0116] | 12,011 |
| typpi | N | [14,00643; 14,00728] | 14,007 |
| happi | O | [15,99903; 15,99977] | 15,999 |
| magnesium | Mg | [24,304; 24,307] | 24,305 |
| pii | Si | [28,084; 28,086] | 28,085 |
| rikki | S | [32,059; 32,076] | 32,06 |
| kloori | Cl | [35,446; 35,457] | 35,45 |
| argon | Ar | [39,792; 39,963][7] | 39,948[c] |
| bromi | Br | [79,901; 79,907] | 79,904 |
| tallium | Tl | [204,382; 204,385] | 204,38 |
Esimerkiksi se, että argonin atomipaino on [39,792; 39,963], tarkoittaa, että minkä tahansa maapallolta löytyvän argonnäytteen mitatun atomipainon tulisi osua tälle välille. Jos atomipaino ei ole vaihteluväli, epätarkkuus voidaan ilmoittaa viimeistä desimaalia käyttäen. Esimerkiksi iridiumin suhteellinen atomipaino 192,217(2) tarkoittaa sitä, että minkä tahansa luonnosta löytyvän näytteen atomipaino osuisi välille 192,215–192,219.[d][7]
Keinotekoisesti valmistetuille radioaktiivisille alkuaineille ei ole määritelty standardia atomipainoa, koska niitä ei löydy (ainakaan hyvin vähäistä suurempia määriä) luonnosta. Näille ilmoitetaan taulukoissa usein atomipainon sijasta pysyvimmän isotoopin massaluku, tyypillisesti sulkumerkkien tai hakasulkujen sisällä. Esimerkiksi plutoniumin pitkäikäisin isotooppi on 244Pu, joten atomipainoksi merkitään (244) tai [244].[e] Raskaimmat alkuaineet, joille on annettu standardi atomipaino ovat torium, protaktinium ja uraani.[5][8]
Huomautukset
muokkaa- ↑ Huomaa että yksiköt ovat erit: u on massan yksikkö, g/mol taas on massa jaettuna ainemäärällä.
- ↑ Ala- ja yläraja ovat määritelmällisesti tarkkoja arvoja, joihin ei liity epätarkkuutta. Ne on valittu siten, että mikä tahansa luonnosta löytyvä tavanomainen näyte jää atomimassaltaan niiden väliin. Ala- ja ylärajan keskiarvoa ei tule laskea, sillä se ei kuvaa aineen esiintymispitoisuuksilla painotettua atomipainoa.
- ↑ Argonin atomipaino vuoteen 2018 asti. Ei virallisesti IUPAC:in julkaisema konventionaalinen atomipaino.
- ↑ Aineet, joiden isotooppikoostumusta on muutettu ihmisen toimesta laboratoriossa, eivät ole luonnollisia näytteitä, joten niiden atomipaino voi mennä rajojen ulkopuolellekin.
- ↑ Joillakin alkuaineilla pitkäikäisimmän isotoopin määrittäminen on haastavaa. Teknetiumilla 97Tc ja 98Tc isotooppien puoliintumisajat 4,21(16) ja 4,2(3) miljoonaa vuotta menevät päällekkäin virherajat huomioon ottaen. Samoin meitneriumin 277Mt (t½ 9(6) s) ja 278Mt (t½ 7(3) s) isotooppeja voidaan pitää yhtä stabiileina.
Lähteet
muokkaa- ↑ Atomic mass Encyclopædia Britannica Online. Viitattu 15.12.2018. (englanniksi)
- ↑ a b Wieser, Michael T. & Coplen, Tyler B.: Atomic Weights of the Elements 2009 (IUPAC technical report). Pure and Applied Chemistry, 2011, 83. vsk, nro 2, s. 359–396. IUPAC. Artikkelin verkkoversio. (pdf) Viitattu 17.12.2016. (englanniksi)
- ↑ Wieser, Michael T. et al.: Atomic Weights of the Elements 2011 (IUPAC technical report). Pure and Applied Chemistry, 2013, 85. vsk, nro 5, s. 1047–1078. IUPAC. Artikkelin verkkoversio. (pdf) Viitattu 5.2.2017. (englanniksi)
- ↑ Coplen, Tyler B. & Holden, Norman E.: Atomic Weights: No Longer Constants of Nature. Chemistry International, 2011, 33. vsk, nro 2. IUPAC. Artikkelin verkkoversio. Viitattu 5.2.2017. (englanniksi)
- ↑ a b Atomic weight Encyclopædia Britannica Online. Viitattu 23.2.2018. (englanniksi)
- ↑ Meija, Juris et al.: Atomic Weights of the Elements 2013 (IUPAC technical report). Pure and Applied Chemistry, 2016, 88. vsk, nro 3, s. 265–291. IUPAC. Artikkelin verkkoversio. (pdf) Viitattu 17.12.2016. (englanniksi)
- ↑ a b Standard Atomic Weights of 14 Chemical Elements Revised. Chemistry International, 29.10.2018, 40. vsk, nro 4, s. 23–24. IUPAC. doi:10.1515/ci-2018-0409 ISSN 1365-2192 Artikkelin verkkoversio. Viitattu 12.12.2018. (englanniksi)
- ↑ Radioactive Elements Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights (CIAAW) verkkosivu. 29.8.2018. Viitattu 15.12.2018. (englanniksi)
Valonnopeus | Newtonin gravitaatiovakio | Tyhjiön permeabiliteetti | Tyhjiön permittiivisyys | Planckin vakio | Diracin vakio | Alkeisvaraus | Hienorakennevakio | Rydbergin vakio
Bohrin säde | Bohrin magnetoni | Ydinmagnetoni | Avogadron vakio | Atomimassayksikkö | Ideaalikaasun moolitilavuus | Moolinen kaasuvakio | Boltzmannin vakio | Faradayn vakio
Stefanin-Boltzmannin vakio | Wienin siirtymälain vakio | Elektronin lepomassa | Protonin lepomassa | Neutronin lepomassa | Alfahiukkasen lepomassa