Atommasseenhet

Atommasseenheten er enheten som bruker til å uttrykke størrelsen av atommasser. Den blir betegnet med bokstaven u og er tilnærmet lik massen til et nukleon i atomkjernen. Idag defineres den som nøyaktig 1/12 av massen til den nøytrale karbon-isotopen ¹²C når dette atomet er i sin grunntilstand:

$1\mathrm{u}=\frac{1}{12}m\left({}^{12}\mathrm{C}\right)$

Denne enheten blir også brukt for massen av molekyler og kalles ofte i slike sammenhenger for 1 Dalton med symbol Da, oppkalt etter den engelske fysikeren John Dalton (1766–1844), som var utvikleren atomteorien for et stoff.

Massen til ¹²C definerer også Avogadros konstant N_A ved at 12 g (0.012 kg) av denne isotopen er 1 mol og skal inneholde Mal:Nowrap atomer. Derfor er N_A(12 u) = 12 g/mol som er den molare massen til ¹²C. Herav følger at

$1\mathrm{u}=\frac{1\mathrm{g}}{6,0221413\times 10^{23}}=1,660539\times 10^{-27}\mathrm{k}\mathrm{g}=931,494\mathrm{M}\mathrm{e}\mathrm{V}/{\mathrm{c}}^{\mathrm{2}}$

Fra definisjon følger at atommassen til ¹²C er 12 u. For andre isotoper eller atomer er atommassen m ikke heltallig når den måles i enheten u, men alltid omtrentlig lik summen av antall nukleoner i atomet eller molekylet. Dette skyldes primært bindingsenergien som holder nukleonene sammen. For eksempel er m (¹⁴C) = 14,003242 u og m (⁵⁶Fe) = 55,934939 u, mens m (⁴He) = 4,002603 u og m (¹H) = 1,007825 u. I noen sammenhenger trenger man også massen til et proton m(p) = 1,007276 u, et nøytron m(n) = 1,008665 u, og et elektron m(e) = 0,000549 u. Man ser at m (¹H) = m(p) + m(e) da bindingsenergien 13,6 eV til hydrogenatomet ¹H er neglisjerbar i forhold masseenergiene til elektronet og protonet.

SI-enheten mol for stoffmengde er definert ved at 1 mol av stoffet skal inneholde N_A fundamentale enheter, atomer eller molekyler. Molar masse M er massen til 1 mol av stoffet, det vil si M = N_A m og får dermed enheten g/mol med en numerisk verdi som er like stor som atommassen målt i u. For eksempel er den molare massen for jern M (⁵⁶Fe) = 55,934939 g/mol, mens for helium M (⁴He) = 4,002603 g/mol.

I praksis benytter man ofte midlere atommasser for et stoff som vil avhenge av hvilke isotoper som inngår. Dette er vanligvis tilfelle i kjemi hvor man ofte sløyfer betegnelsen u, særlig i tabeller. Der angis den molare massen på samme måte som for de rene substanser.

Litteratur

• Mal:Kilde bok
• Mal:Kilde bok