جرم اتمی نسبی

جرم اتمی نسبی با نماد A_r یک کمیت بدون بعد فیزیکی است که برابر است با نسبت جرم اتم یک عنصر (از یک منبع مشخص) به ۱/۱۲ جرم یک اتم کربن-۱۲ (شناخته شده با نام یکای جرم اتمی) هنگامی که از این کمیت استفاده می‌شود دیگر هیچ توضیح بیشتری داده نمی‌شود. آیوپاک برای اشاره به وزن اتمی استاندارد برای کاربرد برای مواد معمولی در آزمایشگاه‌ها این فهرست را منتشر کرد. امروزه در کتاب‌ها، منابع تبلیغاتی، جدول‌ها و… از این کمیت بهره برده می‌شود.

گاهی عبارت وزن اتمی (یک عنصر) بجای جرم اتمی نسبی بکار می‌رود. از سال ۱۹۶۰ به این سو کاربرد نام وزن اتمی معمول تر از جرم اتمی نسبی بوده‌است.

تعریف

تعریف آیوپاک برای وزن اتمی چنین است:

وزن اتمی یک عنصر (جرم اتمی نسبی) با توجه به یک منبع داده‌های مشخص، عبارت است از نسبت میانگین جرم در اتم یک عنصر به ۱/۱۲ جرم یک اتم کربن-۱۲

با توجه به آنچه توضیح داده شد، وزن اتمی یک عنصر بسته به اینکه از چه منبعی است می‌تواند اندازه‌های گوناگونی داشته باشد. برای نمونه بور ترکیه وزن اتمی کمتری نسبت به بور کالیفرنیا دارد و این به دلیل داشتن ترکیب ایزوتوپی متفاوت در آن دو است. البته به دلیل هزینه و دشواری‌های پردازش ایزوتوپی محصول، معمول است که از جدول‌ها و اندازه‌های وزن اتمی استاندارد که همیشه در دسترس است، در آزمایشگاه‌ها بهره برده شود.

تعیین وزن اتمی

وزن‌های اتمی امروزی با کمک جرم اتمی اندازه‌گیری شده برای هر هسته و ترکیب ایزوتوپ‌ها محاسبه می‌شود. امروزه جرم‌های اتمی تقریباً همهٔ عنصرهای ناپرتوزا، با دقت بسیار بالا در دسترس است. اما ترکیب ایزوتوپ‌ها چون در نمونه‌های گوناگون می‌تواند متفاوت باشد، اندازه‌گیری با دقت بالا را دشوار می‌کند.

ایزوتوپ	جرم اتمی	فراوانی
ایزوتوپ	جرم اتمی	استاندارد	بازه
Si	۲۷٫۹۷۶ ۹۲۶ ۵۳۲ ۴۶(۱۹۴)	۹۲٫۲۲۹۷(۷)%	۹۲٫۲۱–۹۲٫۲۵٪
Si	۲۸٫۹۷۶ ۴۹۴ ۷۰۰(۲۲)	۴٫۶۸۳۲(۵)%	۴٫۶۹–۴٫۶۷٪
Si	۲۹٫۹۷۳ ۷۷۰ ۱۷۱(۳۲)	۳٫۰۸۷۲(۵)%	۳٫۱۰–۳٫۰۸٪

برای نمونه وزن اتمی سیلیسیم که به ویژه در مترولوژی مهم است را بدست می‌آوریم: سیلیسیم در طبیعت دارای سه ایزوتوپ Si و Si و Si است. جرم اتمی همهٔ این هسته‌ها با درستی یک در ۱۴ میلیارد برای Si و یک در یک میلیارد برای بقیهٔ آن‌ها در دسترس است. با توجه به جدول، محاسبه چنین است:

A_r(Si) = (27.97693 × 0.922297) + (28.97649 × 0.046832) + (29.97377 × 0.030872) = ۲۸٫۰۸۵۴

برآورد عدم قطعیت کمی پیچیده‌است به ویژه که توزیع نمونه‌ای دلیلی ندارد که همیشه متقارن باشد. وزن‌های اتمی استانداردی که آیوپاک ارائه کرده‌است همه با فرض برآورد متقارن در عدم قطعیت‌ها است، برای همین مقدار پیشنهادی برای سیلیسیم ۲۸٫۰۸۵۵(۳) است. عدم قطعیت استاندارد نسبی در این مقدار برابر است با ۱‎×۱۰ یا ۱۰ ppm. در سال ۲۰۱۰ آیوپاک تصمیم گرفت که برای اطمینان بیشتر فهرست وزن اتمی ۱۰ عنصر را بجای یک عدد ثابت به صورت یک بازه اعلام کند.

جدول تناوبی برپایهٔ وزن اتمی

جرم اتمی نسبی
گروه →	۱	۲	۳	۴	۵	۶	۷	۸	۹	۱۰	۱۱	۱۲	۱۳	۱۴	‍۱۵	۱۶	۱۷	۱۸
↓ دوره
۱	H ۱٫۰۰۸																	He ۴٫۰۰۳
۲	Li ۶٫۹۴۱	Be ۹٫۰۱۲											B ۱۰٫۸۱	C ۱۲٫۰۱	N ۱۴٫۰۱	O ۱۶٫۰۰	F ۱۹٫۰۰	Ne ۲۰٫۱۸
۳	Na ۲۲٫۹۹	Mg ۲۴٫۳۱											Al ۲۶٫۹۸	Si ۲۸٫۰۹	P ۳۰٫۹۷	S ۳۲٫۰۷	Cl ۳۵٫۴۵	Ar ۳۹٫۹۵
۴	K ۳۹٫۱۰	Ca ۴۰٫۰۸	Sc ۴۴٫۹۶	Ti ۴۷٫۸۷	V ۵۰٫۹۴	Cr ۵۲٫۰۰	Mn ۵۴٫۹۴	Fe ۵۵٫۸۴	Co ۵۸٫۹۳	Ni ۵۸٫۶۹	Cu ۶۳٫۵۵	Zn ۶۵٫۳۹	Ga ۶۹٫۷۲	Ge ۷۲٫۶۳	As ۷۴٫۹۲	Se ۷۸٫۹۶	Br ۷۹٫۹۰	Kr ۸۳٫۸۰
۵	Rb ۸۵٫۴۷	Sr ۸۷٫۶۲	Y ۸۸٫۹۱	Zr ۹۱٫۲۲	Nb ۹۲٫۹۱	Mo ۹۵٫۹۴	Tc [۹۸]	Ru ۱۰۱٫۰۷	Rh ۱۰۲٫۹۱	Pd ۱۰۶٫۴۲	Ag ۱۰۷٫۸۷	Cd ۱۱۲٫۴۱	In ۱۱۴٫۸۲	Sn ۱۱۸٫۷۱	Sb ۱۲۱٫۷۶	Te ۱۲۷٫۶۰	I ۱۲۶٫۹۰	Xe ۱۳۱٫۲۹
۶	Cs ۱۳۲٫۹۱	Ba ۱۳۷٫۳۳		Hf ۱۷۸٫۴۹	Ta ۱۸۰٫۹۵	W ۱۸۳٫۸۴	Re ۱۸۶٫۲۱	Os ۱۹۰٫۲۳	Ir ۱۹۲٫۲۲	Pt ۱۹۵٫۰۸	Au ۱۹۶٫۹۷	Hg ۲۰۰٫۵۹	Tl ۲۰۴٫۳۸	Pb ۲۰۷٫۲	Bi ۲۰۸٫۹۸	Po [۲۱۰]	At [۲۱۰]	Rn [۲۲۲]
۷	Fr [۲۲۳]	Ra [۲۲۶]		Rf [۲۶۷]	Db [۲۶۸]	Sg [۲۶۹]	Bh [۲۷۰]	Hs [۲۶۹]	Mt [۲۷۸]	Ds [۲۸۱]	Rg [۲۸۱]	Cn [۲۸۵]	Nh [۲۸۶]	Fl [۲۸۹]	Mc [۲۸۹]	Lv [۲۹۳]	Ts [۲۹۴]	Og [۲۹۴]

* لانتانیدها			La ۱۳۸٫۹۱	Ce ۱۴۰٫۱۲	Pr ۱۴۰٫۹۱	Nd ۱۴۴٫۲۴	Pm [۱۴۵]	Sm ۱۵۰٫۳۶	Eu ۱۵۱٫۹۶	Gd ۱۵۷٫۲۵	Tb ۱۵۸٫۹۳	Dy ۱۶۲٫۵۰	Ho ۱۶۴٫۹۳	Er ۱۶۷٫۲۶	Tm ۱۶۸٫۹۳	Yb ۱۷۳٫۰۴	Lu ۱۷۴٫۹۷
آکتینیدها**			Ac [۲۲۷]	Th ۲۳۲٫۰۴	Pa ۲۳۱٫۰۴	U ۲۳۸٫۰۳	Np [۲۳۷]	Pu [۲۴۴]	Am [۲۴۳]	Cm [۲۴۷]	Bk [۲۴۷]	Cf [۲۵۱]	Es [۲۵۲]	Fm [۲۵۷]	Md [۲۵۸]	No [۲۵۹]	Lr [۲۶۲]

منابع

↑ آیوپاک (1980). "Atomic Weights of the Elements 1979" (PDF). Pure Appl. Chem. ۵۲ (۱۰): ۲۳۴۹–۸۴. doi:10.1351/pac198052102349.
↑ اتحادیه بین‌المللی شیمی محض و کاربردی (۱۹۹۳). کمیت‌ها، واحدها و علامت‌ها در شیمی فیزیک، ویرایش دوم، آکسفورد. شابک ۰-۶۳۲-۰۳۵۸۳-۸. p. ۴۱. نسخه الکترونیکی.
↑ The latest edition is International Union of Pure and Applied Chemistry (2006). "Atomic Weights of the Elements 2005" (PDF). Pure Appl. Chem. ۷۸ (۱۱): ۲۰۵۱–۶۶. doi:10.1351/pac200678112051.
↑ The updated list of standard atomic weights is expected to be formally published in late 2008. The IUPAC(International Union Of Pure And Applied Chemistry) Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights announced بایگانی‌شده در ۴ فوریه ۲۰۰۹ توسط Wayback Machine in August 2007 that the standard atomic weights of the following elements would be revised (new figures quoted here): lutetium 174.9668(1); molybdenum 95.96(2); nickel 58.6934(4); ytterbium 173.054(5); zinc 65.38(2). The recommended value for the isotope amount ratio of Ar/Ar (which could be useful as a control measurement in argon–argon dating) was also changed from 296.03(53) to 298.56(31).
↑ de Bièvre, P.; Peiser, H. S. (1992). "'Atomic Weight'—The Name, Its History, Definition, and Units" (PDF). Pure Appl. Chem. ۶۴ (۱۰): ۱۵۳۵–۴۳. doi:10.1351/pac199264101535.
↑ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1984). Chemistry of the Elements. Oxford: Pergamon Press. pp. ۲۱, ۱۶۰. ISBN 0-08-022057-6.
↑ آیوپاک (2003). "Atomic Weights of the Elements: Review 2000" (PDF). Pure Appl. Chem. ۷۵ (۶): ۶۸۳–۸۰۰. doi:10.1351/pac200375060683.
↑ مؤسسه ملی فناوری و استانداردها. Atomic Weights and Isotopic Compositions for All Elements.
↑
Wapstra, A.H.; Audi, G.; Thibault, C. (2003), The AME2003 Atomic Mass Evaluation (Online ed.), National Nuclear Data Center. Based on:
- Wapstra, A.H.; Audi, G.; Thibault, C. (2003), "The AME2003 atomic mass evaluation (I)", Nuclear Physics A, 729: 129–336, Bibcode:2003NuPhA.729..129W, doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.002
- Audi, G.; Wapstra, A.H.; Thibault, C. (2003), "The AME2003 atomic mass evaluation (II)", Nuclear Physics A, 729: 337–676, Bibcode:2003NuPhA.729..337A, doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003
↑ Rosman, K. J. R.; Taylor, P. D. P. (1998), "Isotopic Compositions of the Elements 1997" (PDF), Pure and Applied Chemistry, 70 (1): 217–35, doi:10.1351/pac199870010217
↑ Coplen, T. B. (2002), "Isotopic Abundance Variations of Selected Elements" (PDF), Pure and Applied Chemistry, 74 (10): 1987–2017, doi:10.1351/pac200274101987
↑ Meija, Juris; Mester, Zoltán (2008). "Uncertainty propagation of atomic weight measurement results". Metrologia. ۴۵: ۵۳–۶۲. doi:۱۰٫۱۰۸۸/۰۰۲۶–۱۳۹۴/۴۵/۱/۰۰۸.
↑ Holden, Norman E. (2004). "Atomic Weights and the International Committee—A Historical Review". Chemistry International. ۲۶ (۱): ۴–۷.
↑ «IUPAC - International Union of Pure and Applied Chemistry: Atomic Weights of Ten Chemical Elements About to Change». بایگانی‌شده از اصلی در ۱۱ ژوئیه ۲۰۱۲. دریافت‌شده در ۲۲ ژوئیه ۲۰۱۲.

پیوند به بیرون

[IUPAC1979-1] آیوپاک (1980). "Atomic Weights of the Elements 1979" (PDF). Pure Appl. Chem. ۵۲ (۱۰): ۲۳۴۹–۸۴. doi:10.1351/pac198052102349.

[GreenBook-2] اتحادیه بین‌المللی شیمی محض و کاربردی (۱۹۹۳). کمیت‌ها، واحدها و علامت‌ها در شیمی فیزیک، ویرایش دوم، آکسفورد. شابک ۰-۶۳۲-۰۳۵۸۳-۸. p. ۴۱. نسخه الکترونیکی.

[3] The latest edition is International Union of Pure and Applied Chemistry (2006). "Atomic Weights of the Elements 2005" (PDF). Pure Appl. Chem. ۷۸ (۱۱): ۲۰۵۱–۶۶. doi:10.1351/pac200678112051.

[4] The updated list of standard atomic weights is expected to be formally published in late 2008. The IUPAC(International Union Of Pure And Applied Chemistry) Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights announced بایگانی‌شده در ۴ فوریه ۲۰۰۹ توسط Wayback Machine in August 2007 that the standard atomic weights of the following elements would be revised (new figures quoted here): lutetium 174.9668(1); molybdenum 95.96(2); nickel 58.6934(4); ytterbium 173.054(5); zinc 65.38(2). The recommended value for the isotope amount ratio of Ar/Ar (which could be useful as a control measurement in argon–argon dating) was also changed from 296.03(53) to 298.56(31).

[IUPAChist-5] Bièvre, P.; Peiser, H. S. (1992). "'Atomic Weight'—The Name, Its History, Definition, and Units" (PDF). Pure Appl. Chem. ۶۴ (۱۰): ۱۵۳۵–۴۳. doi:10.1351/pac199264101535.

[6] Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1984). Chemistry of the Elements. Oxford: Pergamon Press. pp. ۲۱, ۱۶۰. ISBN 0-08-022057-6.

[Rev2000-7] آیوپاک (2003). "Atomic Weights of the Elements: Review 2000" (PDF). Pure Appl. Chem. ۷۵ (۶): ۶۸۳–۸۰۰. doi:10.1351/pac200375060683.

[NIST-8] مؤسسه ملی فناوری و استانداردها. Atomic Weights and Isotopic Compositions for All Elements.

[AME2003-9] Wapstra, A.H.; Audi, G.; Thibault, C. (2003), The AME2003 Atomic Mass Evaluation (Online ed.), National Nuclear Data Center. Based on:
Wapstra, A.H.; Audi, G.; Thibault, C. (2003), "The AME2003 atomic mass evaluation (I)", Nuclear Physics A, 729: 129–336, Bibcode:2003NuPhA.729..129W, doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.002

Audi, G.; Wapstra, A.H.; Thibault, C. (2003), "The AME2003 atomic mass evaluation (II)", Nuclear Physics A, 729: 337–676, Bibcode:2003NuPhA.729..337A, doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003

[10] Wapstra, A.H.; Audi, G.; Thibault, C. (2003), "The AME2003 atomic mass evaluation (I)", Nuclear Physics A, 729: 129–336, Bibcode:2003NuPhA.729..129W, doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.002

[11] Audi, G.; Wapstra, A.H.; Thibault, C. (2003), "The AME2003 atomic mass evaluation (II)", Nuclear Physics A, 729: 337–676, Bibcode:2003NuPhA.729..337A, doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003

[TICE1997-10] Rosman, K. J. R.; Taylor, P. D. P. (1998), "Isotopic Compositions of the Elements 1997" (PDF), Pure and Applied Chemistry, 70 (1): 217–35, doi:10.1351/pac199870010217

[IAvar-11] Coplen, T. B. (2002), "Isotopic Abundance Variations of Selected Elements" (PDF), Pure and Applied Chemistry, 74 (10): 1987–2017, doi:10.1351/pac200274101987

[Meija-12] Meija, Juris; Mester, Zoltán (2008). "Uncertainty propagation of atomic weight measurement results". Metrologia. ۴۵: ۵۳–۶۲. doi:۱۰٫۱۰۸۸/۰۰۲۶–۱۳۹۴/۴۵/۱/۰۰۸.

[Holden-13] Holden, Norman E. (2004). "Atomic Weights and the International Committee—A Historical Review". Chemistry International. ۲۶ (۱): ۴–۷.

[14] «IUPAC - International Union of Pure and Applied Chemistry: Atomic Weights of Ten Chemical Elements About to Change». بایگانی‌شده از اصلی در ۱۱ ژوئیه ۲۰۱۲. دریافت‌شده در ۲۲ ژوئیه ۲۰۱۲.