Атомная масса

Определение "Атомная масса" в Большой Советской Энциклопедии

Атомная масса, атомный вес, значение массы атома, выраженное в атомных единицах массы. Применение особой единицы для измерения Атомная масса связано с тем, что массы атомов чрезвычайно малы (10^-22—10^-24 г) и выражать их в граммах неудобно. За единицу Атомная масса принята ¹/₁₂ часть массы изотопа атома углерода ¹²C. Масса углеродной единицы (сокращённо у. е.) равна (1,660 43 ± 0,00031)·10^-24 г. Обычно при указании Атомная масса обозначение «у. е.» опускают.

Понятие «Атомная масса» ввёл Дж. Дальтон (1803). Он же впервые определил Атомная масса Обширные работы по установлению Атомная масса были выполнены в 1-й половине 19 в. Я. Берцелиусом, позднее Ж. С. Стасом и Т. У. Ричардсом. В 1869 Д. И. Менделеев открыл закон периодической зависимости свойств элементов от Атомная масса и на его основе исправил Атомная масса многих известных в то время элементов (Be, U, La и др.) и, кроме того, предсказал Атомная масса ещё не открытых тогда Ga, Ge, Sc. После открытия Ф. Содди (1914) явления изотопии (см. Изотопы) понятие «Атомная масса» стали относить и к элементам, состоящим из смеси изотопов, и к отдельным изотопам. Для элементов, которые представлены в природе одним изотопом (например, F, Al), Атомная масса элемента совпадает с Атомная масса этого изотопа. Если элемент — смесь изотопов, то его Атомная масса вычисляют как среднее значение из Атомная масса отдельных его изотопов, с учётом относительного содержания каждого из них. Так, природный хлор состоит из изотопов ³⁵Cl (75,53%) и ³⁷Cl (24,47%), массы атомов которых соответственно равны 34,964 и 36,961. Атомная масса элемента Cl равна: (34,964·75,53+36,961·24,47)/100 = 35,453

Колебания природного изотопного состава у большинства элементов пренебрежимо малы (менее 0,003%); поэтому каждый элемент имеет практически постоянную Атомная масса, являющуюся одной из важнейших характеристик элемента. Близость к целым числам Атомная масса элементов, представленных в природе одним изотопом, объясняется тем, что почти вся масса атома заключена в его ядре, а массы составляющих ядро протонов и нейтронов близки к 1. В то же время значения Атомная масса изотопов (кроме ¹²C, масса которого принята равной 12,00000) никогда точно не равны целым числам. Это объясняется, во-первых, тем, что относительные массы нейтрона и протона немного больше 1 (соответственно 1,008 665 4 и 1,007 276 63), во-вторых, дефектом массы и, в-третьих, небольшим вкладом в общую массу атома массы электронов.

По предложению Дж. Дальтона (1803) единицей Атомная масса сначала служила масса атома водорода (водородная шкала). В 1818 Берцелиус опубликовал таблицу Атомная масса, отнесённых к Атомная масса кислорода, принятой равной 103. Система Атомная масса Берцелиуса господствовала до 1860-х гг., когда химики опять приняли водородную шкалу. Но в 1906 они перешли на кислородную шкалу, по которой за единицу Атомная масса принимали ¹/₁₆ часть Атомная масса кислорода. После открытия изотопов кислорода (¹⁶O, ¹⁷O, ¹⁸O) Атомная масса стали указывать по двум шкалам: химической, в основе которой лежала ¹/₁₆ часть средней массы атома природного кислорода, и физической с единицей массы, равной ¹/₁₆ массы атома ¹⁶O. Использование двух шкал имело ряд недостатков, вследствие чего в 1961 перешли к единой, углеродной шкале.

Для нахождения Атомная масса пользуются различными методами. Часть их основана на экспериментальном определении молекулярной массы какого-либо соединения данного элемента. В этом случае Атомная масса равна доле молекулярной массы, приходящейся на этот элемент, деленной на число его атомов в молекуле. Точные значения Атомная масса можно найти, определяя химическим анализом эквивалент химический элемента (Атомная масса равна произведению эквивалента на валентность). С наибольшей точностью (до 0,001% и выше) Атомная масса можно определить методом масс-спектроскопии; масс-спектр элемента даёт сведения о количественном изотопном составе и о массах атомов отдельных изотопов, на основании чего легко рассчитать Атомная масса (см. выше пример с ³⁵Cl и ³⁷Cl). Атомная масса вновь синтезируемых элементов оценивают на основе рассмотрения ядерной реакции их образования.

Современные значения Атомная масса приведены в статьях о химических элементах и в статье Периодическая система элементов Д. И. Менделеева.

Лит.: Менделеев Д. И., Основы химии, 13 изд., т. 1—2, М.— Л., 1947; Некрасов Б. В., Основы общей химии, т. 1, М., 1965; Полинг Л., Общая химия, пер. с англ., М., 1964; Реми Г., Курс неорганической химии, пер. с нем., т. 1, М., 1963; Джуа М., История химии, пер. с итал., М., 1966.
  С. С. Бердоносов.