Heading

Masa atomowa, zwana też względną masą atomową, stosunek średniej masy atomów pierwiastka chemicznego do jakiegoś wzorca. Od 1961 roku standardową jednostką masy atomowej jest jedna dwunasta masy atomu izotopu węgla-12. Izotop to jeden z dwóch lub więcej gatunków atomów tego samego pierwiastka chemicznego, które mają różną liczbę mas atomowych (protonów + neutronów). Masa atomowa helu wynosi 4,002602, co jest średnią odzwierciedlającą typowy stosunek naturalnych liczebności jego izotopów. Masa atomowa jest mierzona w jednostkach masy atomowej (amu), zwanych również daltonami. Poniżej znajduje się lista pierwiastków chemicznych i ich masy atomowe.

Pojęcie masy atomowej jest fundamentalne dla chemii, ponieważ większość reakcji chemicznych zachodzi zgodnie z prostymi relacjami liczbowymi między atomami. Ponieważ bezpośrednie policzenie atomów jest prawie zawsze niemożliwe, chemicy mierzą reaktanty i produkty poprzez ważenie, a do wniosków dochodzą poprzez obliczenia z wykorzystaniem mas atomowych. Dążenie do określenia mas atomowych pierwiastków zajmowało największych chemików XIX i początku XX wieku. Ich staranna praca eksperymentalna stała się kluczem do nauki i technologii chemicznej.

Równe wartości mas atomowych służą ważnemu celowi w zupełnie inny sposób, gdy towary chemiczne są kupowane i sprzedawane na podstawie zawartości jednego lub więcej określonych składników. Przykładem mogą być rudy drogich metali, takich jak chrom czy tantal oraz przemysłowa substancja chemiczna – soda kalcynowana. Zawartość określonego składnika musi być ustalona w drodze analizy ilościowej. Obliczona wartość materiału zależy od masy atomowej użytej do obliczeń.

Pierwotnym wzorcem masy atomowej, ustalonym w XIX wieku, był wodór, z wartością 1. Od około 1900 do 1961 roku jako wzorzec odniesienia stosowano tlen, z przypisaną wartością 16. Jednostka masy atomowej została w ten sposób zdefiniowana jako 1/16 masy atomu tlenu. W 1929 roku odkryto, że naturalny tlen zawiera niewielkie ilości dwóch izotopów nieco cięższych od najobficiej występującego i że liczba 16 reprezentuje średnią ważoną trzech izotopowych form tlenu występujących w przyrodzie. Sytuacja ta została uznana za niepożądaną z kilku powodów, a ponieważ możliwe jest określenie względnych mas atomów poszczególnych gatunków izotopowych, wkrótce ustanowiono drugą skalę, w której 16 jest wartością głównego izotopu tlenu, a nie wartością naturalnej mieszaniny. Ta druga skala, preferowana przez fizyków, stała się znana jako skala fizyczna, a wcześniejsza skala była nadal używana jako skala chemiczna, preferowana przez chemików, którzy generalnie pracowali z naturalnymi mieszaninami izotopowymi, a nie czystymi izotopami.

Ale chociaż obie skale różniły się tylko nieznacznie, stosunek między nimi nie mógł być ustalony dokładnie, ze względu na niewielkie różnice w składzie izotopowym naturalnego tlenu z różnych źródeł. To było również uważane za niepożądane, aby mieć dwa różne, ale blisko związane skale do czynienia z tych samych wielkości. Z obu tych powodów chemicy i fizycy ustanowili w 1961 roku nową skalę. Skala ta, oparta na węglu-12, wymagała jedynie minimalnych zmian w wartościach, które były używane do określania chemicznych mas atomowych.

Ponieważ próbki pierwiastków występujących w przyrodzie zawierają mieszaniny izotopów o różnych masach atomowych, Międzynarodowa Unia Chemii Czystej i Stosowanej (IUPAC) zaczęła publikować masy atomowe z niepewnością. Pierwszym pierwiastkiem, który otrzymał niepewność w swojej masie atomowej była siarka w 1951 roku. Do 2007 roku 18 pierwiastków miało związane z tym niepewności, a w 2009 roku IUPAC zaczął publikować zakresy dla masy atomowej niektórych pierwiastków. Na przykład, masa atomowa węgla jest podana jako .

Tabela zawiera listę pierwiastków chemicznych i ich masy atomowe.