تبلیغات
تجارب آموزشی - جرم اتمی

تاریخ:دوشنبه 10 مهر 1391-01:52 ب.ظ

جرم اتمی

همانطور كه می دانید هرگز نمی توان یك اتم را جدا كرده، آن را در ترازو گذاشت و جرم آن را اندازه گرفت. زیرا واحد گرم یا میلی گرم (كه ترازو آن را نشان می دهد) برای بیان جرم اتم بسیار بسیار بزرگ است.
درواقع همیشه باید واحد اندازه گیری و كمیت مورد اندازه گیری با هم  همخوانی داشته باشند، به عنوان مثال فاصله ی شیراز مشهد را نمی توان با سانتی متر یا متر اندازه گیری نمود، بلكه این فاصله به دلیل بزرگی با كیلومتر سنجش می شود.
حال جرم یك اتم هم نمی تواند با واحد  گرم اندازه گیری شود، زیرا جرم یك اتم در حدود 00000000000000000000001/0 گرم است.
پس باید دنبال یك واحد بگردیم كه جرم اتم را با ان واحد اندازه گرفته و بیان كنیم. دانشمندان در این مورد خیلی فكر كردند تا اینکه نتیجه گرفتند كه یك اتم را به عنوان استاندارد انتخاب كنند و بقیه اتمها را نسبت به آن بسنجند. به عنوان مثال در ابتدا اتم هیدروزن را به عنوان استاندارد  در نظر گرفتند و مثلا" می گفتند جرم اتمی بور ده برابر جرم هیدروزن می باشد.
اما بعدها این واحد به اتم اكسیژن تغییر نمود و در نهایت شیمی دانها برای بیان جرم عنصرها ، فراوان ترین ایزوتوپ كربن یعنی كربن -12 را بعنوان استاندارد انتخاب کردند و جرم عنصرهای دیگر را با استفاده از نسبتهایی كه در محاسبات آزمایشگاهی بدست آمده بود، بیان كردند.
به عنوان مثال با استفاده از نسبتهایی كه در محاسبات آزمایشگاهی بدست آمده، مشخص شده است كه جرم اتم اكسیژن چهار سوم برابر جرم اتم كربن-12 است. با توجه به اینكه جرم اتم كربن-12دقیقا" 12  واحد کربنی می باشد،  جرم اتم اكسیژن را محاسبه می شود. در این مقیاس جرم اتم اكسیژن حدودا" برابر 16 خواهد شد.

واحد جرم اتمی amu است كه كوتاه شده ی عبارت atomic  mass unitاست( البته این یک واحد فیزیکی نیست ، چون جرم اتمی یک نسبت است،  لذا بدون واحد است و این واحد قراردادی است ) . در این مقیاس جرم پروتون و نوترون  amu 1  است.  یک amu برابر یک دوازدهم جرم اتم کربن -12 است .

برای برخی دانش آموزان این سوال پیش می آید كه چرا جرم اتمی عنصرها عددی كسری است( بجز ایزوتوپ کربن -12 ).

برای پاسخ به این پرسش باید گفت : جرم اتمی مجموع جرم پروتونها و نوترونها و الکترونها  را در اتم مشخص می کند و جرم اتمها بر خلاف عدد جرمی( مجموع تعداد پروتون و نوترون در اتم ) آنها مقداری صحیح نبوده و کسری است. به عنوان مثال، اتم سدیم دارای یازده پروتون و دوازده نوترون در هسته اتم خود می باشد، پس عدد جرمی آن 23 = 12 + 11 است. اما برای تعیین جرم اتمی سدیم به این صورت عمل می کنیم. جرم یک پروتون بر حسب واحد جرم اتمی amu برابر 0073/1 و جرم یک نوترون نیز بر حسب واحد جرم اتمی amu برابر 0087/1 و جرم یک الکترون نیز بر حسب واحد جرم اتمی amu برابر 0005/0 می باشد.

                                      مجموع جرم پروتونهای اتم سدیم       0803/11 = 0073/1 × 11          

                                      مجموع جرم نوترونهای اتم سدیم            0957/11 = 0087/1 × 11

از جرم الکترونها به دلیل ناچیز بودن صرف نظر می شود. جرم اتمی این ایزوتوپ از اتم سدیم برابر است با:

                                                                                   176/22 = 0803/11 + 0957/11

پس بطور خلاصه در مقیاس واحد کربنی (amu )که جرم اتمها بر اساس آن اندازه گیری می شود،  جرم پروتون و نوترون واحد ( 1 ) نبوده و عددی کسری  است. ( جرم پروتون  amu 0073/1  و جرم نوترون  amu 0087/1 می باشد)، بنابر این جرم اتمی عددی غیر صحیح است. از طرفی بسیاری از عناصر دارای ایزوتوپ های مختلف با  درصد فراوانی های متفاوت هستند. ولذا میانگین جرم اتمی عدد غیر صحیح است(جرم اتمی یک عنصر به ایزوتوپهای آن و درصد فراوانی هر ایزوتوپ در طبیعت بستگی دارد. ).



نوع مطلب : شیمی