원자 질량

원자 – 그리고 양성자, 중성자 및 전자를 구성하는 것은 매우 작습니다. 예를 들어, 탄소 원자의 무게는 2 ×^10-23g 미만입니다. 원자와 같은 작은 물체의 특성을 설명할 때 원자 질량 단위(amu)와 같은 적절한 작은 측정 단위를 사용합니다. 무적은 원래 수소, 가장 가벼운 원소, 산소의 관점에서 나중에 정의되었다. 1961 년부터, 그것은 탄소의 가장 풍부한 동위원소에 관한 정의되었습니다, 원자는 정확히 12 부뮤의 질량을 할당된다. 따라서, 하나의 무뮤는 정확히_1/12 하나의 탄소-12 원자의 질량: 1 amu = 1.6605 × 10-24 g. 달튼(Da)과 통일된 원자질량 단위(u)는 부뮤와 동등한 대체 유닛이다.

각 양성자와 각 중성자는 원자의 질량에 약 하나의 아뮤를 기여하기 때문에, 각 전자는 훨씬 덜 기여하기 때문에, 단일 원자의 원자 질량은 질량 수 (원자내의 양성자와 중성자의 전체 수 합)에 거의 동일하다. 예를 들어, 단일 질소 원자의 질량 수는 14(양성자 7개 + 중성자 7개)이다. 그러나 대부분의 원소는 두 개 이상의 동위원소의 혼합물로 자연적으로 존재하기 때문에 대부분의 원소의 원자의 평균 질량은 전체 숫자가 아닙니다. 동위원소는 동일한 양성자 번호가 있지만 중성자의 다른 수와 동일한 요소의 원자입니다. 주기적인 표에 도시되거나 원자 질량의 테이블에 나열된 요소의 질량은 해당 요소의 자연발생 적인 샘플에 존재하는 모든 동위원소의 가중 평균 질량이다. 평균 질량은 각 개별 동위원소질량의 합계와 동일하며 그 분수 풍부를 곱합니다.

예를 들어, 원소 염소(원자번호 17)는 2개의 동위원소로 구성됩니다: ³⁵Cl 및 염소 ³⁷Cl. 전체 염소 원자의 약 75.78%는 34.969 amu의 질량을 가진 ^35Cl이고,나머지 24.22%는 36.966amu의 질량을 가진 ³⁷Cl입니다. 염소의 평균 원자 질량은 다음과 같은 것으로 계산됩니다.

단일 염소 원자의 무게가 정확히 35.45 amu라는 것을 이해하는 것이 중요합니다. 이 값은 모든 염소 원자의 평균 질량이며 개별 염소 원자의 무게는 약 35 개의 무루 또는 37 개의 부마입니다. 또한, 자연적으로 발생하는 염소는 ^37Cl원자보다 ^35Cl원자를 더 함유하고 있기 때문에, 염소의 가중 평균 질량은 37 개의 무루보다 35 amu에 가깝습니다.

동위원소의 발생 및 자연적인 풍부는 질량 분광계라는 계측기를 사용하여 실험적으로 결정될 수 있습니다. 질량 분석법 (MS)은 화학, 법의학, 의학, 환경 과학 및 기타 많은 분야에서 재료 샘플에서 물질을 분석하고 식별하는 데 널리 사용됩니다. 일반적인 질량 분광계에서, 견본은 기화되고 견본의 원자 또는 분자가 전기적으로 충전되는 원인이 되는 고에너지 전자 광선에, 전형적으로 하나 이상의 전자를 분실해서. 이러한 양이온은 질량과 전하에 따라 각 양이온의 경로를 편향시키는 가변 자기장을 통과합니다. 마지막으로, 이온이 검출되고 질량 대전비율, 질량 스펙트럼에 비해 생성된 상대적인 이온 수의 플롯이 만들어집니다. 질량 스펙트럼의 각 수직 피쳐 또는 피크의 높이는 지정된 질량 대 전하 비율을 가진 양이온의 분획에 비례합니다. 현대 원자 이론의 개발 중 처음 사용 된 이후, MS는 응용 프로그램의 넓은 범위에서 화학 분석을위한 강력한 도구가 될 진화하고있다.

Openstax 화학 2e, 섹션 2.3: 원자 구조 및 기호에서 적응 텍스트.