Atom massasi nima

Atom massasi nima

Atom massasi — massa, ya’ni atomning massasi. Bu kattalikning o‘lchov birligi xalqaro SI tizimida — kilogramm, odatda esa tizimdan tashqari birlik — atom massa birligi.

Umumiy ma’lumotlar

Atomning asosiy xususiyatlaridan biri uning massasidir. Atomning mutlaq massasi nihoyatda kichik. Masalan, vodorod atomining massasi taxminan 1,67⋅10−24 g. Shu sababli kimyoda (ayniqsa, amaliy maqsadlarda) nisbiy (shartli) kattalikdan foydalanish ancha qulay. Bu kattalik nisbiy atom massasi yoki shunchaki atom massasi deb ataladi va muayyan element atomining massasi massa birligi sifatida qabul qilingan boshqa element atomi massasidan necha baravar katta ekanini ko‘rsatadi.

Atom va molekulyar massalarni o‘lchash uchun neytral atom massasining 1⁄12 qismi qabul qilingan; bu atom eng ko‘p tarqalgan uglerod izotopi 12C atomidir. Mazkur tizimdan tashqari massa o‘lchov birligi atom massa birligi (a. m. b.) yoki dalton (belgisi: Da; birlik J. Dalton sharafiga nomlangan).

Muayyan izotopning atom massasi bilan uning massa soni o‘rtasidagi farq massa ortig‘i deb ataladi (odatda MeV birliklarida ifodalanadi). Massa ortig‘i musbat ham, manfiy ham bo‘lishi mumkin. Bunga bog‘lanish energiyasining yadrolarda mavjud protonlar va neytronlar soniga chiziqli bo‘lmagan tarzda bog‘liqligi, shuningdek, proton va neytron massalarining farq qilishi sabab bo‘ladi.

Izotop atom massasining massa soniga bog‘liqligi quyidagicha: vodorod-1da massa ortig‘i musbat bo‘ladi; massa soni ortgani sari u kamayib, manfiy qiymatga o‘tadi va temir-56da eng kichik qiymatiga yetadi. Shundan so‘ng u yana ortib, og‘ir nuklidlarda musbat qiymatlarga yetadi. Bunga muvofiq, temirdan og‘irroq yadrolarning bo‘linishi energiya ajratadi, yengil yadrolarning bo‘linishi esa energiya talab qiladi. Aksincha, temirdan yengil yadrolarning qo‘shilishi energiya ajratadi, temirdan og‘ir elementlar yadrolarining qo‘shilishi esa qo‘shimcha energiya talab qiladi.

Atom massasi — kimyoviy elementning tabiatda uchraydigan barcha izotoplari bo‘yicha hisoblanadigan vaznli o‘rtacha massasidir. U «o‘rtacha atom massasi» yoki «standart atom massasi» deb ham ataladi. Hisoblashda barqaror va beqaror izotoplarning tabiiy (foiz hisobidagi) tarqalishi ham Yer po‘stida va atmosferada hisobga olinadi. Aynan shu atom massasi davriy jadvalda D. I. Mendeleyev tomonidan beriladi va undan stexiometrik hisoblashlarda foydalaniladi. Izotoplar nisbati o‘zgargan (masalan, ma’lum bir izotop bilan boyitilgan) elementning atom massasi standart qiymatdan farq qiladi. Bitta tabiiy izotopli elementlar (masalan, yod, oltin va boshqalar) uchun elementning atom massasi uning tabiiy aralashmadagi yagona izotopi atom massasiga teng. Tabiatda uchramaydigan (sun’iy sintez qilingan) kimyoviy elementlar, masalan, texnetsiy, kyuriy va boshqalar uchun elementning atom massasi sifatida shartli ravishda uning ma’lum izotoplari orasidagi eng barqarorining massa soni ko‘rsatiladi; bunday qiymatlar Mendeleyev jadvalida odatda kvadrat qavslar ichida beriladi.

Hozirgacha o‘lchangan atom massalarining eng aniq qiymatlarini IUPAC homiyligida bir necha yilda bir marta chop etiladigan Atomic Mass Evaluation (AME) nashridan topish mumkin. 2022-yil holatiga ko‘ra, eng so‘nggi nashr AME2020 hisoblanadi.

Nisbiy atom massasi

Nisbiy atom massasi[ingl.]* (eskirgan nomi — atom og‘irligi) — atom massasining atom massa birliklarida ifodalangan qiymati. U atom massasini etalonning 1⁄12 ulushiga bo‘lish orqali aniqlanadi; etalon sifatida neytral uglerod 12C izotopi atomi olingan. Ta’rifga ko‘ra, nisbiy atom massasi o‘lchamsiz kattalikdir.

Molekulyar (molyar) massa

Molekulyar massa deb kimyoviy birikmani tashkil etuvchi elementlar atom massalarining shu elementlarning kimyoviy formuladagi stexiometrik koeffitsiyentlariga ko‘paytmalari yig‘indisiga aytiladi. Aniqroq aytganda, molekulaning massasi uni tashkil etuvchi atomlar massalari yig‘indisidan molekulaning bog‘lanish energiyasiga mos keluvchi miqdorda kichik (yuqoriga qarang). Biroq bu massa defekti molekula massasidan 9—10 daraja kichik bo‘lgani uchun uni hisobga olmasa ham bo‘ladi.

O‘lchov birligi sifatida mol (va unga bog‘liq Avogadro soni) shunday ta’riflanadiki, moddaning bir moli massasi (molyar massa) grammda (bir molga nisbatan) ifodalanganda, son jihatdan ushbu moddaning atom (yoki molekulyar) massasiga teng bo‘ladi. Masalan, temirning atom massasi 55,847 a. m. b. ga teng. Demak, bir mol temir (ya’ni atomlari soni Avogadro soniga teng bo‘lgan miqdor, ≈6,022⋅1023) massasi 55,847 g ga teng.

Atomlar va molekulalar massasini bevosita taqqoslash hamda o‘lchashda mass-spektrometrik usullar qo‘llanadi.

Tarix

Atom massalarini dastlab hisoblashda (XIX asr boshlaridan boshlab, J. Dalton taklifiga ko‘ra; qarang: Daltonning atomistik nazariyasi) massa birligi sifatida [nisbiy] vodorod atomi massasi qabul qilingan, chunki vodorod eng yengil element hisoblangan. Boshqa elementlar atomlarining massalari ham unga nisbatan hisoblangan. Ammo aksariyat elementlarning atom massalari ularning kislorodli birikmalari tarkibiga qarab aniqlangani uchun hisob-kitoblar amalda atom massasi 16 deb qabul qilingan kislorodga nisbatan olib borilgan; kislorod va vodorod atom massalarining nisbati 16 : 1 deb hisoblangan. Keyingi aniqroq o‘lchovlarga ko‘ra, bu nisbat 15,874 : 1 yoki shu bilan teng kuchli 16 : 1,0079 bo‘lib chiqdi. Farq butun son qiymat kislorod yoki vodoroddan qaysi biriga berilishiga bog‘liq. Kislorodning atom massasini o‘zgartirish ko‘pchilik elementlar atom massalarining o‘zgarishiga olib kelardi. Shu sababli kislorodning atom massasini 16, vodorodnikini esa 1,0079 deb qoldirishga qaror qilindi.

Shunday qilib, atom massa birligi sifatida kislorod atomi massasining 1⁄16 qismi qabul qilinib, bu birlik kislorod birligi deb ataldi. Keyinchalik tabiiy kislorod izotoplar aralashmasi ekani aniqlandi. Demak, kislorod massa birligi tabiiy kislorod izotoplari (kislorod-16, kislorod-17 va kislorod-18) atomlari massasining o‘rtacha qiymatini ifodalagan. Bu qiymat kislorodning tabiiy izotop tarkibi o‘zgarib turishi tufayli doimiy bo‘lmagan. Atom fizikasi uchun bunday birlik maqbul emas edi. Shu sababli atom fizikasida kislorod atomi massasining 1⁄16 qismi atom massa birligi sifatida qabul qilindi (izotop belgisi: 16O). Natijada atom massalarining ikkita shkalasi — kimyoviy va fizik shkalalar shakllandi. Ikki xil shkalaning mavjudligi katta noqulayliklar tug‘dirardi: fizik va kimyoviy shkalalar bo‘yicha hisoblangan ko‘plab konstantalarning qiymatlari farq qilardi. Bu nomaqbul holat kislorod shkalasi o‘rniga uglerod shkalasining joriy etilishiga sabab bo‘ldi.

Nisbiy atom massalarining yagona shkalasi va yangi atom massa birligi Xalqaro fiziklar kongressi (1960) tomonidan qabul qilindi va Xalqaro kimyogarlar kongressi (1961; 100 yil avval o‘tkazilgan 1-Xalqaro kimyogarlar kongressidan so‘ng) tomonidan birxillashtirildi. Shu tariqa avvalgi ikkita kislorod atom massa birligi — fizik va kimyoviy birlik — o‘rniga yangi birlik kiritildi. Kislorodning kimyoviy birligi yangi uglerod atom massa birligining 0,999957 qismiga teng. Zamonaviy shkalada kislorod va vodorodning nisbiy atom massalari mos ravishda 15,9994 : 1,0079… Yangi atom massa birligi kimyoviy element atom massasining o‘rtacha qiymatiga emas, balki muayyan izotopga bog‘langan. Shu sababli izotoplar tarkibining tabiatdagi o‘zgarishlari bu birlikning qayta hosil qilinish aniqligiga ta’sir qilmaydi.

Adabiyotlar

Havolalar