Относительная атомная масса

Относительная атомная масса – это масса атома, выраженная в атомных единицах массы (а. е. м.). Относительную атомную массу принято абозначать как  Ar. Большинство природных химических элементов представляют собой смесь изотопов, поэтому за относительную атомную массу элемента принимают среднее значение относительной атомной массы природной смеси его изотопов с учетом их содержания в земных условиях. Именно эти значения и приведены в Периодической системе. Например, кислород имеет три изотопа 16О,17О и 18О, их атомные массы и содержание  в природной смеси приведены в таблице 1.

Таблица 1: Изотопный состав кислорода в природной смеси
Изотоп Содержание в природной смеси, атомн., % ni Атомная масса изотопа (а.е.м), Ar,i
16О 99,759 15,995
17О 0,037 16,999
18О 0,204 17,999

Среднее значение атомной массы с учетом вклада каждого изотопа вычисляется по следующей формуле:

Ar = Σ Ar,i × ni, где Ar,i – атомные массы соответствующих изотопов, ni – содержание их в природной смеси (в мольных долях).

Подставляя в эту формулу соответствующие значения из таблицы 1 для атомной массы кислорода, получаем:

Ar = 15,995×0,99759+ 16,999×0,00037 + 17,999×0,0024 = 15,999 а.е.м.

Обратите внимание, что атомная масса и массовое число – совершенно различные понятия: первое – масса атома в а.е.м., а второе – число нуклонов в ядре. Атомная масса – дробная величина (имеет целое значение только для изотопа 12С), в отличие от массового числа, которое всегда является целым.

Численно эти величины очень близки. Например, для водорода атомная масса равна 1,0078, а массовое число равно 1, для гелия атомная масса равна 4,0026, а массовое число – 4.

Относительные атомные массы имеют дробные значения по следующим причинам:

  • Большинство элементов, существующих в природе, представляют смесь нескольких изотопов. И в Периодической системе указывается среднее значение относительной атомной массы смеси природного изотопного состава.
  • Для моноизотопных элементов (например, 23Na) это значение будет также дробным, так как масса нуклонов, выраженная в а.е.м. не является целым числом (см. таблицу 1) и при образовании ядра часть массы нуклонов переходит в энергию, в соответствии с уравнением

Eсвязи = Δm×c2,   где с = 3×108 м/с – скорость света в вакууме.

При образовании любой связи всегда выделяется энергия, на что расходуется часть массы связывающихся частиц. В случае образования химических связей эта величина очень мала, поэтому  изменением массы здесь пренебрегают и считают, что масса образовавшейся частицы равна сумме масс частиц, участвующих в ее образовании. При образовании же ядра, выделяется очень большая энергия, и дефект массы хорошо заметен.


 

 

Автор:
Источник: Общая и неорганическая химия, Ю. М. Коренев, В. П. Овчаренко, 2000г
Дата в источнике: 2000г
Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter