Stanovení atomové jednotky hmotnosti a její vztah k hmotnosti atomu uhlíku.

Atomová jednotka hmotnosti (Yuni) je hlavní fyzikální konstanta používaná k měření hmotnosti atomů a molekul v mikrosvětě. Ale proč je hmotnost atomu uhlíku vybrána jako referenční?

Existuje specificky stanovená definice pro jednotku hmotnosti je 1/12 hmotnosti atomu uhlíku. Proč byl vybrán právě tento význam? Odpověď na tuto otázku souvisí s historickým vývojem výzkumu v chemii a fyzice.

V prvních desetiletích 19.století se vědci aktivně zabývali výzkumem určováním relativních hmotností atomů různých prvků. V té době však neexistovala přesná stupnice, která by umožnila stanovit absolutní hodnoty hmotností. Co tedy dělat?

V roce 1889 se vědci na Mezinárodním kongresu o chemických veličinách rozhodli přijmout atom uhlíku (konkrétně izotop uhlíku-12) o hmotnosti 1 a použít jej jako referenci při měření jiných atomů. Byla tedy stanovena relativní hmotnostní stupnice, kde byl každý atom srovnáván s atomem uhlíku-12 a v júni získal svou hodnotu hmotnosti.

Úvaha o atomové hmotnostní jednotce

Výběr uhlíku-12 jako referenčního atomu souvisí s jeho nejstabilnější a nejčastěji se vyskytující izotopovou formou. Uhlík-12 je hlavním izotopem uhlíku, jeho jádro se skládá ze 6 protonů a 6 neutronů.

Jednotka AMU je přijímána za 1/12 hmotnosti atomu uhlíku-12 podle následující logiky. Referenční atom uhlíku-12 má hmotnost, která je rozdělena na 12 stejně stejných částí, z nichž každá je atomovou hmotnostní jednotkou. Atom uhlíku-12 má tedy hmotnost rovnající se 12 atomovým jednotkám hmotnosti.

Výhodou použití atomové jednotky hmotnosti je, že umožňuje pohodlné porovnávání hmotnosti různých atomů a molekul, aniž by bylo nutné používat velká a nepohodlná čísla. Například hmotnost atomu kyslíku je přibližně 16 atomových hmotnostních jednotek a hmotnost atomu vodíku je přibližně 1 atomová jednotka hmotnosti.

Atomová jednotka hmotnosti je tedy pohodlnou a relativní jednotkou pro měření hmotnosti atomů a molekul, která je založena na hmotnosti stabilního izotopu uhlíku-12.

Historická reference

Otázka atomové jednotky hmotnosti 1/12 hmotnosti atomu uhlíku má své historické kořeny. Souvisí s vývojem a konstruováním pojmu atom ve vědě.

Cesta k pochopení atomové struktury začala v polovině 19.století, kdy vědci překvapili objevením řady vzorců v chemických reakcích. Hlavní roli v tomto procesu hrály práce Johna Dalitona a Johna Berzeliuse, kteří předpokládali existenci atomů jako základních jednotek hmoty a předpokládali zákon zachování hmoty v chemických reakcích.

Další výzkum vedl k vývoji konceptu relativistické hmotnosti atomu. Pomocí různých metod, včetně měření vztahů hmotností prvků v chemických sloučeninách a přesného měření spektrů, vědci začali chápat, že všechny atomy mají různé hmotnosti.

V době, kdy otázka vývoje atomové jednotky hmotnosti čelila složitostem, fyzici a chemici dospěli k rozhodnutí použít uhlík, právě proto, že jeho atom má nejbližší celočíselný poměr hmotnosti protonu a neutronu.

Je to tedy 1/12 hmotnosti atomu uhlíku, který se stal" jednotkou " hmotnosti atomů z historických důvodů a s přihlédnutím k tehdy vyvinutým základním zákonům chemie a fyziky.

Avogadro a první představení

Avogadro a první představy o struktuře hmoty se staly základem pro rozvoj vědy v jaderné fyzice. Avogadro byl italský itogiom a vědec, který navrhl základní myšlenky o molekulární a atomové struktuře hmoty.

Na počátku 19.století nebyly molekulární teorie ve vědecké komunitě široce přijímány. V roce 1811 však Avogadro představil svou hypotézu, která tvrdila, že rovnice plynů a roztoků lze vysvětlit za předpokladu, že objemy plynů závisí na počtu částic, nikoli na povaze plynů. Tato myšlenka se začala nazývat "Avogadrova hypotéza".

Další důležitou myšlenkou Avogadra bylo, že všechny plyny se skládají z jednotlivých molekul. Navrhl, že jedním z nejjednodušších plynů je vodík a že jeho molekula se skládá ze dvou atomů. Avogadro poté navrhl, že další prvky mohou také tvořit molekuly ze dvou, tří nebo více atomů. Avogadro tak poskytl první poznatky o molekulární struktuře látky a jejím vztahu k chemickým vlastnostem prvků.

V té době však existovaly různé teorie o složení látky. Někteří vědci navrhli, že atom je jednoduchá částice, nestabilní a nedělitelná. Jiní věřili, že atom lze rozdělit na menší částice.

Další důležitý krok ve vývoji představ o struktuře látky byl učiněn v 60.letech 19. století. Během tohoto období bylo zjištěno, že atomy mají hmotnost a jsou součástí prvků. John Dalton vyvinul koncept atomu jako nedělitelné částice a navrhl jeho model, ve kterém se atomy liší hmotností a vážou se na molekuly.

Myšlenky Avogadra a Daltona se tak staly základem pro další vývoj atomové fyziky a vedly k pochopení, že atom je základní jednotkou struktury hmoty.

Hmotnost jednoho molu atomů uhlíku

Atomová jednotka hmotnosti (a.e.m.) se používá k měření hmotnosti atomů a molekul. Je definována jako 1/12 hmotnosti atomu uhlíku-12 a je přibližně 1,66 x 10 -27 kilogramů.

Hmotnost jednoho molu jakýchkoli látek se vždy rovná jejich molární hmotnosti vyjádřené v gramech. U atomů uhlíku je tato hodnota přibližně 12 g / mol. To znamená, že jeden mol atomů uhlíku má hmotnost přibližně 12 gramů.

Tento výběr atomu uhlíku jako referenčního poskytuje pohodlný a přesný způsob měření hmotnosti jiných atomů a molekul. Umožňuje srovnání hmotností a stanovení množství látky v chemických reakcích.

Znalost hmotnosti jednoho molu atomů uhlíku je klíčová pro mnoho částí vědy, včetně chemie, fyziky a matematiky. Používá se při výpočtu stechiometrických úloh, určování molární hmotnosti látek a mnoha dalších aplikacích.

Srovnání s jinými prvky

Atomová jednotka hmotnosti (a. e. m.) rovná se 1/12 hmotnosti atomu uhlíku a používá se k porovnání hmotností atomů různých prvků. Srovnání se provádí porovnáním relativních atomových hmotností prvků s atomovou hmotností uhlíku, která je 12 A. E. M.

Použití a. e. m. umožňuje porovnávat hmotnosti atomů různých prvků bez nutnosti pracovníků se znečištěním a obsahem izotopů. Všechny prvky, od vodíku po Uran, mají atomové hmotnosti vyjádřené relativními čísly, které lze srovnávat s atomovou hmotností uhlíku.

Jak je vidět na příkladu, relativní atomové hmotnosti různých prvků se liší od přirozené atomové hmotnosti uhlíku, ale jsou vždy vyjádřeny v relativních číslech a porovnávány s atomovou hmotností uhlíku 12 A. E. M.

Srovnání hmotností prvků pomáhá chemikům a fyzikům provádět různé výpočty a odhady, jako je výpočet molární hmotnosti látky nebo stanovení poměru hmotnosti k množství látky.