پرسش

چگونه جرم اتمی عناصر را انداره گیری میکنند

پاسخ

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 سنخیت 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 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 واحد انتخاب كنند و بقیه اتمها را نسبت به آن بسنجند. به عنوان مثال در ابتدا اتم ئیدروزن را به عنوان واحد در نظر گرفتند و مثلا" می گفتند جرم اتم بور ده برابر جرم اتم ئیدروزن می باشد.
اما بعدها این واحد به اتم اكسیژن تغییر نمود و در نهایت شیمی دانها برای بیان جرم عنصرها بدین صورت عمل كردند كه فراوان ترین ایزوتوپ كربن یعنی كربن 12 را بعنوان استاندارد انتخاب كردند 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 است. با توجه به اینكه جرم اتم كربن 12 می باشد جرم اتم اكسیژن را محاسبه كرد. در این مقیاس جرم اتم اكسیژن برابر 16 خواهد شد.
واحد جرم اتمی amu است كه كوتاه شده ی عبارت atomic mass unitاست. در این مقیاس جرم پروتون و نوترون 1 amu است.
و اما جرم اتمی که ما به کار می بریم جرم اتمی میانگین است. می دانید که بیشتر عناصر بیش از یک ایزوتوپ دارند. ایزوتوپ اتمهایی هستند که دارای عدد اتمی برابر اما عدد جرمی متفاوت هستند. این اختلاف در عدد جرمی، از اختلاف در تعداد نوترونها ناشی می شود. اختلاف در تعداد نوترونها سبب اختلاف جرم این اتمها می شود. مثلاً از اتم آهن دو ایزوتوپ متوالی وجود دارد یعنی تکه آهنی که ما در دسترس داریم، در واقع متشکل از دو سری اتم است که با هم ایزوتوپ هستند. دانشمندان برای اینکه جرم هر دو ایزوتوپ را در جرم اتمی که ما در محاسبات از آن استفاده می کنیم، منظور کنند ، از جرم اتمی میانگین استفاده می کنند و آن را در جدول تناوبی در هر خانه ی عنصر ، ثبت می نمایند:


جرم اتمی میانگین از رابطه زیر بدست می آید:
فراوانی ایزوتوپ اول * جرم ایزوتوپ اول)} = جرم اتمی میانگین
100/{ ... + (درصد فراوانی ایزوتوپ دوم * جرم ایزوتوپ دوم) + (درصد
به عنوان مثال آهن دارای دو ایزوتوپ می باشد.ایزوتوپی از آهن دارای جرم 55 با درصد فراوانی 80 درصد می باشد. ایزوتوپ دیگری از آهن دارای جرم 59 و درصد فراوانی 20 درصدمی باشد. جرم اتمی میانگین را محاسبه نمایید:
= جرم اتمی میانگین
8/55 =100 /{(20 * 59) + (80 * 55)}