Μέση ατομική μάζα

Αυτό που πάντα εντυπωσιάζει στη Χημεία, είναι ένας τομέας της επιστήμης που οι άνθρωποι αναπτύσσουν για να κατανοήσουν τι συμβαίνει σε μια απίστευτα μικρή κλίμακα. Συγκεκριμένα θα δούμε την ατομική, ακόμα και υποατομική κλίμακα. Μελετώντας αυτή την κλίμακα αρχίζουμε να καταλαβαίνουμε το σύμπαν στο οποίο ζούμε, την κλίμακα στην οποία ζούμε, και να μπορούμε να κάνουμε εκτιμήσεις για το τι θα συμβεί, και να φτιάχνουμε πράγματα χρήσιμα για τους ανθρώπους. Αν πρόκειται να λειτουργήσουμε σε αυτή τη μικρή κλίμακα, θα εκτιμήσουμε σε λίγα δευτερόλεπτα πόσο μικρή είναι η κλίμακα αυτή, θα χρειαστούμε κάποιες μονάδες μέτρησης. Το βίντεο αυτό θα επικεντρωθεί στη μάζα. Πως μετράμε τη μάζα σε τόσο μικρή κλίμακα; Για να το κάνουμε αυτό η χημική κοινότητα ιστορικά χρησιμοποιεί κάτι που λέγεται ατομική μονάδα μάζας. Το γράφω εδώ, ατομική , ατομική μονάδα μάζας, και ιστορικά συμβολίζεται amu. Πιο πρόσφατα, η πιο σύγχρονη εκδοχή αυτού είναι η ενοποιημένη ατομικά μονάδα μάζας, που συμβολίζεται με U αντί με amu. Πως η ενοποιημένη ατομική μονάδα μάζας συνδέεται με τις μονάδες μάζας που έχουμε σε μεγαλύτερες κλίμακες ας πούμε τα γραμμάρια ή τα χιλιόγραμμα. Η ενοποιημένη ατομική μονάδα μάζας ορίζεται ως 1,660540 επί 10 εις την -27 χιλιόγραμμα. Όταν βλέπετε κάτι σαν αυτό, μπορεί να αντιδράσετε. Η πρώτη αντίδραση, που θα ήταν κατάλληλη, είναι ωωω, 10 στην -27 είναι πολύ μικρή ποσότητα, Μπορείτε να το γράψετε, θα είναι 0 κόμμα και μετά 26 μηδενικά και μετά 1 6 6 5 4 0 . Πολύ, πολύ πολύ μικρό, απίστευτα μικρό. Μπορούμε να το προσεγγίσουμε μαθηματικά. Κάτι άλλο να σκεφτείτε είναι ότι φαίνεται περίεργο νούμερο, 1,660540, γιατί το έβγαλαν έτσι; Η απάντηση στην ερώτηση είναι, αυτός ο ορισμός το ξεκαθαρίζει όταν σκεφτούμε τη μάζα είτε ατόμου ή τα συστατικά ενός ατόμου όπως πρωτόνιο ή νετρόνιο. Χονδρικά μιλάμε για τη μάζα ενός πρωτονίου ισούται με 1 ενοποιημένη μονάδα μάζας. Η μάζα του νετρονίου είναι περίπου 1 ενοποιημένη μονάδα μάζας. Προκύπτει ότι ένα πρωτόνιο είναι λίγο πάνω από 1, είναι περίπου 1,007 amu, αλλά είναι περίπου 1. Και το νετρόνιο είναι λίγο πάνω από ένα πρωτόνιο, είναι 1,008 περίπου AMU. Τώρα η μάζα του ηλεκτρονίου είναι πολύ μικρότερη και από τα δύο, είναι περίπου 1/2000 ενός πρωτονίου ή νετρονίου, μπορείτε να φανταστείτε ένα άτομο αποτελούμενο από πρωτόνια και συνήθως νετρόνια και ηλεκτρόνια, η μάζα θα οφείλεται κυρίως στα πρωτόνια και νετρόνια του πυρήνα. Αν ξέρουμε το πλήθος πρωτονίων και νετρονίων του πυρήνα, θα αποκτήσετε μια αίσθηση της ατομικής του μάζας. Αυτό φαίνεται στον περιοδικό πίνακα των στοιχείων που έχουμε εδώ. Θα μελετήσουμε τον περιοδικό πίνακα στοιχείων πιο λεπτομερώς σε άλλα βίντεο. Βλέπετε ένα δύο ενδιαφέροντα στοιχεία. Μόλις έχετε το σύμβολο ενός στοιχείου, Η είναι το υδρογόνο. Ο αριθμός από πάνω του στον περιοδικό πίνακα , είναι ο ατομικός αριθμός, που δείχνει πόσα πρωτόνια έχει. Ένα στοιχείο ορίζεται από το πλήθος πρωτονίων . Κάθε άτομο με 1 πρωτόνιο στον πυρήνα θα είναι υδρογόνο εξ ορισμού. Κάθε άτομο με 20 πρωτόνια στον πυρήνα του θα είναι το ασβέστιο εξ ορισμού. Κάθε άτομο με ακριβώς 36 πρωτόνια στον πυρήνα θα είναι το κρύπτο εξ ορισμού. Ποια θα περιμέναμε να είναι η μάζα του υδρογόνου; Κάντε παύση και σκεφτείτε το. Ξέρουμε ότι όλα τα άτομα υδρογόνου εξ ορισμού έχουν ένα πρωτόνιο, αλλά τελικά υπάρχουν διαφορετικές εκδοχές υδρογόνου που έχουν διαφορετικό πλήθος νετρονίων. Το περισσότερο υδρογόνο στο σύμπαν δεν έχει νετρόνια, καθόλου νετρόνια. Υπάρχουν εκδοχές που έχουν 1 ή 2 νετρόνια, αλλά το 99,98% περίπου, του υδρογόνου στο σύμπαν έχει ένα πρωτόνιο, μηδέν νετρόνια, και αν είναι ουδέτερο υδρογόνο θα έχει 1 ηλεκτρόνιο. Όταν μιλάμε για εκδοχές ενός στοιχείου υπάρχει λέξη, λέγονται Ισότοπα. Τα διαφορετικά ισότοπα, έχουν όλα τον ίδιο αριθμό πρωτονίων γιατί μιλάμε για το ίδιο στοιχείο, αλλά έχουν διαφορετικό πλήθος νετρονίων. Αν αυτή είναι η πιο κοινή μορφή υδρογόνου. Ποια θα είναι η μάζα του; Η μάζα του θα είναι η μάζα του πρωτονίου συν του ηλεκτρονίου, και μιλώντας χονδρικά θα είναι η μάζα του πρωτονίου γιατί η μάζα του πρωτονίου θα είναι πολύ μεγαλύτερη από του ηλεκτρονίου. Θα περιμένατε ότι η μάζα του θα είναι περίπου 1 ενοποιημένη μονάδα μάζας. Αν δούμε με ακρίβεια τη μάζα του πρωτονίου και ηλεκτρονίου, αν τα προσθέσουμε, θα πάρουμε κάτι που είναι λίγο πιο κοντά στο 1,008. Το βλέπουμε εδώ στον περιοδικό πίνακα των στοιχείων. Αυτός ο αριθμός, αν και αρκετά κοντά στη μάζα στην εκδοχή του υδρογόνου που μόλις περιέγραψα, είναι ζυγισμένος μέσος των διαφόρων εκδοχών του υδρογόνου. Είναι κοντά σε αυτή την εκδοχή γιατί η εκδοχή αυτή είναι η μορφή του υδρογόνου που βλέπουμε περισσότερο γύρω μας. Αν είχατε 2 εκδοχές ενός στοιχείου, κάποιο υποθετικό στοιχείο, ας πούμε 80% του στοιχείου που έχουμε είναι η 1η μορφή και η 1η μορφή έχει μάζα ας πούμε 5 ατομικές μονάδες μάζας, και η 2η μορφή, το υπόλοιπο 20%, αυτό που θα βλέπουμε για το στοιχείο, έχει ατομική μάζα 6 ατομικές μονάδες μάζας. Παίρνουμε ζυγισμένο μέσο εδώ 5,2 ενοποιημένες μονάδες μάζας. Έτσι υπολογίζονται οι αριθμοί αυτοί. Δεν είναι η μάζα μιας μορφής του στοιχείου, είναι η ζυγισμένη μέση μάζα διαφορετικών ισοτόπων. διαφορετικών τύπων. Ο αριθμός αυτός στον περιοδικό πίνακα των στοιχείων είναι γνωστός ως μέση ατομική μάζα, μέση, μέση ατομική μάζα. Σε παλιότερα βιβλία χημείας, και αυτό συνάντησα όταν έμαθα χημεία στις αρχές, λένε αυτό τον αριθμό ατομικό βάρος. Διαμαρτυρόμουν για αυτό επειδή μιλά για μάζα και όχι βάρος. Αν δεν ξέρετε τη διαφορά θα τη μάθετε στο μέλλον, και μιλάμε για μέση ατομική μάζα. Τώρα, μια λεπτομέρεια που μπορεί να φανεί χρήσιμη. Μερικές φορές θα ακούσετε τη σχετική ατομική μάζα. Τελικά ο περιοδικό πίνακας των στοιχείων, επειδή δεν γράφει μικρό U μετά από κάθε αριθμό, βασικά οι αριθμοί αυτοί είναι χωρίς μονάδες, μιλά πραγματικά για σχετική ατομική μάζα. Λέει, για παράδειγμα η μέση, μάζα του ατόμου άνθρακα θα είναι περίπου 12 φορές, κατά μέσο όρο , η μάζα του ατόμου υδρογόνου. Αν βάλουν μονάδες εδώ, θα ήταν πράγματι μέση ατομική μάζα. Για τους σκοπούς μας, καθώς προχωράμε στη χημεία θα βλέπουμε τους αριθμούς αυτούς, και θα λέμε, το οξυγόνο έχει σχετική ατομική μάζα 16, η μέση ατομική του μάζα θα είναι 16 ενοποιημένες μονάδες μάζας. Όπως θα δούμε στο μέλλον, η κατανόηση της ατομικής μάζας θα φανεί πολύ ,πολύ χρήσιμη.