Masy atomów

Atomy są niezwykle lekkie. Jest to oczywiste, skoro w byle okruszku jest ich miliardy miliardów. Dlatego masy atomów najczęściej wyraża się nie w gramach czy kilogramach. W tych jednostkach masa pojedynczych atomów byłyby bardzo małymi ułamkami.

Jednostka masy atomowej - skąd się wzięła

Znacznie wygodniejszym rozwiązaniem jest porównanie mas atomów do najmniejszego i najlżejszego z nich – atomu wodoru. Wprowadzona jednostka – tzw. atomowa jednostka masy ajm (nazywana też „jednostką masy atomowej” jma), jest w przybliżeniu równa masie atomu wodoru.

Ktoś może zadać pytanie: dlaczego równa tylko w przybliżeniu, a nie dokładnie? Czy nie można po prostu uznać masę wodoru dokładnie jako wzorzec?
- Otóż nie (choć początkowo rzeczywiście wodór był wzorcem masy atomowej); sprawa z tą jednostką nie jest taka prosta. Wynika to z faktu istnienia izotopów.

Izotopy

Jak wykazały badania, atomy tego samego pierwiastka mają po kilka odmian różniących się wyraźnie masą. Nazywają się one właśnie izotopami. Atom wodoru występuje w postaci 3 izotopów, z których najcięższy jest prawie 3 razy bardziej masywny od najlżejszego (więcej na temat izotopów można przeczytać w rozdziale Atom - izotopy). A ponieważ różne próbki tego pierwiastka mogą zawierać izotopy w różnych proporcjach, to biorąc wodór jako wzorzec, otrzymalibyśmy różne masy wzorca w zależności od tego jaki skład ma mieszanina. Dodatkowym problemem jest fakt (właściwie to jest tu ważniejszy element), że wodór w normalnych warunkach jest gazem, co powoduje, że jego atomy są w ciągłym ruchu i trudno jest je policzyć.
W efekcie naukowcy ustalili, że lepiej będzie jeśli początkowo tak naturalnie wybrany wzorzec oparty o wodór, zostanie zastąpiony wzorcem węglowym.

Jednostka aktualnie używana, czyli węglowy wzorzec masy atomowej

Węgiel też ma izotopy, więc problem składu mieszaniny pozostaje. Jednak pierwiastek ten inną bardzo ważną z punktu widzenia tworzenia wzorca masy atomowej zaletę - tworzy stabilne i łatwe do analizy struktury krystaliczne. Dzięki temu łatwo jest ustalić ilość atomów węgla znajdujących się w jakiejś próbce.

Ostatecznie wzorcem masy atomowej, jest 1/12 masy atomu izotopu węgla C¹².

Ile to jest w kilogramach?
- oczywiście niezwykle mało (liczba mniejsza od jedynki ok. miliard razy miliard razy miliard - krotnie, czyli liczba ułamkowa mająca cyfrę różną od zera dopiero na 27 miejscu po przecinku):

1 u (ajm, jma) = 10^-3kg∙mol^-1/N_A = 1,6605402∙10^-27 kg

Masy atomów w jednostkach masy atomowej, liczba masowa

Masy atomów wyrażone w jednostkach masy atomowej (w przybliżeniu) to tzw. liczba masowa danego pierwiastka.

Liczba masowa jest liczbą nukleonów w jądrze najczęściej spotykanego izotopu danego pierwiastka.

Liczby masowe (masy) znanych pierwiastków zawierają się w granicach:

	od 1 (masa dla atomu wodoru, to 1,00794 u - jest to oczywiście średnia dla wielu izotopów tego pierwiastka)
	do ponad 260 u dla najcięższych pierwiastków tzw. "transuranowców" (nie podaję dokładnej wartości, ponieważ transuranowce są bardzo nietrwałe i żyją tylko ułamki sekund, a ich kolejne, coraz cięższe wersje są aktualnie wytwarzane w laboratoriach)

Atom

Atom - budowa < Masy atomów, jednostka masy atomowej > Atom - izotopy
> Rozmiary atomów