و الوزن الذري هو متوسط كتلة من ذرات عنصر كيميائي معين. يُعرف ويستخدم بالتبادل ككتلة ذرية ، على الرغم من اختلاف معنى كل منها حرفيًا.
يشير مصطلح "الوزن" في الفيزياء إلى القوة المبذولة على مجال الجاذبية معبرًا عنها بوحدات القوة مثل النيوتن. ومع ذلك ، منذ عام 1908 ، تم استخدام مصطلح الوزن الذري ، والذي يعرف اليوم باسم الكتلة الذرية النسبية. أي أنها مترادفة.
المصدر: Pexels.
الذرات صغيرة جدًا ومتوفرة ومختلفة حتى بالنسبة لنفس العنصر ، لذا ليس من السهل تخصيص حجم مادي مثل الكتلة لها. مع مرور الوقت على وجه التحديد ، تغير اختيار الوحدة التي تمثل الوزن أو الكتلة الذرية لعنصر كيميائي.
في البداية ، تم اختيار كتلة أصغر ذرة ، وهي ذرة الهيدروجين (H) ، كوحدة الكتلة الذرية. تم تغييره لاحقًا إلى وحدة الكتلة الذرية للأكسجين الطبيعي 1/16 ، ثم تم تفضيل نظيره الأخف 16 O.
منذ عام 1961 ، نظرًا للأهمية الكبيرة لذرة الكربون (C) ، تم اختيارها لإحالة الوزن الذري إلى نظيرها C-12. علاوة على ذلك ، فإن ذرة C هي العنصر الكيميائي المركزي أو الرئيسي في الكيمياء العضوية والكيمياء الحيوية.
ما هو الوزن الذري؟
الوزن الذري (AP) هو متوسط وزن كتل النظائر الطبيعية التي تشكل عنصرًا كيميائيًا. يشير المصطلح إلى الكتلة الذرية النسبية التي تمتلكها ذرات كل عنصر من العناصر الكيميائية.
كما هو مذكور في القسم الافتتاحي ، فإن مصطلح الوزن الذري مستخدم تقليديًا ، لكنه في الواقع كتلة ذرية. منذ عام 1961 ، بناءً على ذرة الكربون 12 ، تم اعتماد قيمته البالغة 12 لمقياس الأوزان الذرية النسبية.
لكن ما هي الكتلة الذرية إذن؟ إنه مجموع البروتونات والنيوترونات التي تمتلكها الذرة ، والكتلة التي تساهم بها الإلكترونات لا تذكر. الكتلة الذرية للهيدروجين (H) ، على سبيل المثال ، هي 1.00974 Da ، وكتلة المغنيسيوم (Mg) هي 24.3050 Da.
بالمقارنة ، هذا يعني أن ذرات Mg أثقل من ذرات H: 24 مرة أكثر دقة. عندما تكون هناك حاجة لقيم الوزن أو الكتلة الذرية لبعض العناصر الكيميائية ، يمكن الحصول عليها من خلال الرجوع إلى الجدول الدوري.
الوحدات
تم التعبير عن إحدى الوحدات الأولى للوزن الذري ، amu ، على أنها 1/16 (0.0625) من وزن ذرة الأكسجين.
تغيرت هذه الوحدة مع اكتشاف وجود النظائر الطبيعية لعنصر من عام 1912 ؛ لذلك ، لم يعد من الممكن تجاهل النظائر.
حاليًا ، الوحدة القياسية للكتلة الذرية أو دالتون هي 1/12 من الوزن الذري لنظير 12 درجة مئوية ، وهذا أكثر استقرارًا ووفرة من 13 درجة مئوية و 14 درجة مئوية.
وحدة الكتلة الذرية المعيارية هي كتلة النوكليون (بروتون أو نيوترون) وتساوي 1 جم / مول. تم إجراء هذا التوحيد أو التوحيد باستخدام ذرة C-12 تم تخصيص 12 وحدة كتلة ذرية لها.
وبالتالي ، يمكن حاليًا التعبير عن الوزن الذري النسبي أو الكتلة الذرية بالجرام لكل مول واحد من الذرات.
كيف يتم حساب الوزن الذري؟
لتحديد الوزن الذري ، يجب أولاً حساب الكتلة الذرية للنظير ، وهي مجموع عدد البروتونات والنيوترونات الموجودة في ذرة معينة.
لا يتم أخذ عدد الإلكترونات التي لم يتم أخذها في الاعتبار ، لأن كتلتها لا تذكر مقارنة بعدد النيوترونات والبروتونات.
يتم إجراء نفس الشيء مع كل نظير لنفس العنصر. بعد ذلك ، مع معرفة وفرتها الطبيعية ، يتم حساب المتوسط المرجح للكتلة الذرية لجميع النظائر عن طريق إضافة حاصل الضرب م ∙ أ (م = الكتلة الذرية ، والوفرة مقسومة على 100).
على سبيل المثال ، افترض أن لديك مجموعة من ذرات الحديد حيث 93٪ منها 56 Fe ، بينما 5٪ هي 54 Fe والباقي 2٪ 57 Fe. تم تحديد الكتل الذرية بالفعل في الركن الأيسر العلوي من الرموز الكيميائية. حساب ثم:
56 (0.93) + 54 (0.05) + 57 (0.02) = 55.92 جم / مول ذرات الحديد
في تلك الكتلة ، يبلغ الوزن الذري للحديد 55.92. ولكن ماذا عن بقية كوكب الأرض بأكمله أو بقية الكون؟ يوجد في الكتلة ثلاثة نظائر فقط ، تتغير وفرتها إذا تم أخذ الأرض في الاعتبار ، حيث سيكون هناك المزيد من النظائر المتاحة وتصبح الحسابات أكثر تعقيدًا.
الاعتبارات
لحساب الوزن الذري للعناصر الواردة في الجدول الدوري ، يجب مراعاة ما يلي:
- النظائر الموجودة في الطبيعة لنفس العنصر الكيميائي. ذرات نفس العنصر الكيميائي والتي لها أعداد مختلفة من النيوترونات هي نظائر ذلك العنصر الكيميائي.
- في العينات المأخوذة من كل نظير ، تؤخذ الكتلة الذرية لكل منها بعين الاعتبار.
- الوفرة النسبية لكل من النظائر لعنصر معين في العينات الموجودة في الطبيعة مهمة أيضًا.
- يمكن إيجاد قيمة الوزن الذري لذرة واحدة بمفردها أو موجودة في عينة طبيعية من العنصر. أو لمجموعة من الذرات في حالة نظائر من نفس العنصر ، لتحديد الوزن الذري القياسي أو المتوسط.
- لتحديد الوزن الذري القياسي للعناصر الكيميائية ، تم الأخذ بعين الاعتبار نظير واحد أو أكثر من نفس العنصر.
- هناك بعض العناصر الكيميائية مثل الفرانسيوم (Fr) التي لا تحتوي على نظائر مستقرة وليس لها وزن ذري معياري بعد.
أمثلة
من خلال الرجوع إلى الجدول الدوري للعناصر الكيميائية ، يمكن العثور على الوزن الذري لعنصر كيميائي ؛ أي تلك التي تم حسابها مع الأخذ في الاعتبار جميع النظائر المستقرة (ولهذا السبب عادة ما تحتوي على العديد من المنازل العشرية).
هناك لوحظ أن العدد الذري للهيدروجين (H) يساوي 1 ، يساوي عدد البروتونات. الوزن الذري لـ H هو الأقل من بين جميع العناصر ، بقيمة 1.00794 u ± 0.00001 u.
بالنسبة للبورون ، تم تحديد وزنه الذري بناءً على نظيرين تم الحصول عليهما في الطبيعة وتتراوح قيمتهما بين 10806 و 10821.
لا يوجد وزن ذري معياري في حالة العناصر غير الطبيعية أو الاصطناعية التي لا تحتوي على نظائر في الطبيعة ؛ مثل حالة الفرانسيوم المذكورة أعلاه ، والبولونيوم (Po) ، والرادون (Ra) ، من بين العناصر الكيميائية الأخرى.
في هذه الحالات ، يقتصر الوزن الذري على مجموع عدد البروتونات والنيوترونات لهذا العنصر.
يتم تسجيل قيمة الوزن الذري بين قوسين ، مما يعني أنه ليس وزنًا ذريًا معياريًا. حتى قيمة الوزن الذري القياسي عرضة للتغيير إذا تم اكتشاف المزيد من النظائر لعنصر معين.
المراجع
- هيلمنستين ، آن ماري ، دكتوراه. (22 يونيو 2018). تعريف الوزن الذري. تم الاسترجاع من: thinkco.com
- جيمينيز ، ف. وماكارولا ، ج. (1984). الكيمياء الفيزيائية الفسيولوجية. (6 تا. إد). مدريد: Interamericana
- Whitten ، K. ، Davis ، R. ، Peck M. and Stanley ، G. (2008). كيمياء. (8 أفا. إد). تعلم CENGAGE: المكسيك.
- ويكيبيديا. (2018). الوزن الذري القياسي. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
- البروفيسور ن. دي ليون. (سادس). الأوزان الذرية. تم الاسترجاع من: iun.edu