Химическая и физическая шкалы масс

Долгое время в качестве единицы атомной массы была принята /16 часть средней массы атомов природного кислорода, состоящего из изотопов 0, и 0. Эта единица составляла основу химической шкалы атомных масс. В основе же физической шкалы лежала 716 часть массы изотопа 0. Переходный множитель от одной шкалы к другой 1,000275. Существование двух шкал атомных масс создавало определенные трудности. Разница между ними намного превышает точность определения атомных масс современными физическими и физико-химическими методами. В 1961 г. Международный конгресс по чистой и прикладной химии (ШРАС) утвердил единую углеродную шкалу атомных масс. Основа ее — атомная единица массы (а.е.м.), равная /12 части массы изотопа углерода С. По углеродной шкале относительные атомные массы водорода и кислорода соответственно равны 1,0079 и 15,9994. Таким образом, атомная (элементная) масса — среднее значение массы атома химического элемента, выраженное в атомных единицах массы. Изотопная масса — масса данного изотопа в атомных единицах массы. Молекулярная масса — масса молекулы, выраженная в атомных единицах массы она равна сумме масс всех атомов, из которых состоит молекула. [c.16]

Удовлетворительное решение вопроса было найдено, когда за единицу атомного веса была принята 1/12 массы изотопа углерода Полученная в результате универсальная таблица атомных весов отвечает требованиям и химиков и физиков. Атомные веса химической шкалы уменьшаются на 0,0043%, физической шкалы — на 0,0318%. Не надо пересматривать табличные данные атомных и молекулярных весов. Изотоп удобен для физических измерений атомных весов. [c.16]

По новой системе за единицу атомной массы была принята /12 массы атома углерода С — углеродная единица (у. е.). Атомная масса углерода (в природе углерод состоит из 98,9% и 1,1% С ) по этой шкале равна 12,01115 0,00005. Все прежние химические ато.мные массы больше новых в 1,000037 раза, а физические—в 1,0003 раза. Хотя эти изменения и малы, в некоторых случаях их нужно учитывать. Так, номя атомная масса серебра равна 107,87 у. е. вместо прежней 107,88 к. е. [c.10]

Основным физическим методом, использованным при открытии изотопов стабильных элементов, стал метод катодных лучей, впервые применённый для анализа масс элементов Дж.Дж. Томпсоном — метод парабол [5. Исследуя газовую составляющую воздуха, Томпсон в 1913 году впервые наблюдал раздвоение на фотопластинке параболы, описывающей массы атомов инертного газа неона, что было невозможно объяснить присутствием в катодных лучах какой-либо с ним связанной молекулярной составляющей. Война прервала эти работы, но сразу с её окончанием Ф. Астон, работавший до войны с Томпсоном, вернулся к этой тематике и, критически пересмотрев метод парабол, сконструировал первый масс-спектрограф для анализа масс изотопов, имевший разрешение на уровне 1/1000 [6. В 1919 году он использовал новый прибор для исследования проблемы неона и показал, что природный неон является смесью двух изотопов — Ые-20 и Ме-22 [7], так что его химический атомный вес 20,2 (в единицах 1/16 массы кислорода), отличный от целого числа 20, можно объяснить, предполагая, что естественный неон — смесь двух изотопов, массы которых близки к целым числам, смешанных в пропорции 1 10. Тем самым Ф. Астон впервые убедительно экспериментально доказал принципиальное существование изотопов стабильных элементов, которое уже широко дискутировалось в то время в теоретических работах В. Харкинса в связи с проблемой целочисленности атомных весов [8]. Получив прямое подтверждение существования изотопов неона, Астон вскоре на том же приборе, развивая успех, показал сложный изотопный состав хлора, ртути, аргона, криптона, ксенона, ряда галогенов — иода, брома, нескольких элементов, легко образующих летучие соединения — В, 51, Р, 5, Аз, и ряда щелочных металлов — элементов первой группы таблицы Менделеева. Он также зафиксировал шкалу масс ядер, положив в её основу кислород (0-16) и углерод (С-12), в то время считавшихся моноизотопными, и провёл сопоставление их масс. К концу 1922 года им были найдены наиболее распространённые изотопы около трёх десятков элементов (см. табл. 2.1), за что 12 декабря 1922 года он получает Нобелевскую премию. Несколько раньше (1920) он, проанализировав первый экспериментальный материал, формулирует эмпирическое правило целочисленности атомных весов изотопов в шкале 0-16 [9]. В 1922 году в исследовании изотопов к нему присоединился А. Демпстер, предложивший свой вариант магнитного масс-спектро-метра с поворотом исследуемых пучков на 180 градусов [10]. Он открыл основные изотопы магния, кальция, цинка и подтвердил существование двух изотопов лития, найденных перед этим Ф. Астоном и Дж.П. Томпсоном (табл. 2.1). [c.39]

Масс-спектрографическое определение атомных весов проводилось на основе Vie массы изотопа 1Ю. Получилась физическая шкала атомных весов. Химическая шкала атомных весов основывалась на /ю средней массы атома природного кислорода, который состоит из трех изотопов 1Ю, I O и > 0. Физическая и химическая шкалы начали применяться с 1920 г. Это создавало определенные трудности. У физи- [c.15]

МО го легкого элемента, а затем одну шестнадцатую часть массы атома кислорода (Ж- Стас, 1860). Когда были открыты изотопы, то оказалось, что природный кислород представляет собой смесь 99,759% изотопа Ю, 0,037% 0 и 0,204% Ю. В связи с этим были приняты две шкалы для относительных молекулярных и атомных масс, а именно физическая шкала, в которой за единицу принята /lв часть массы атома изотопа кислорода 16, и химическая шкала, в которой за единицу принята [c.18]

Ранее за точку отсчета относительных атомных масс принимался кислород (масса Vie части атома кислорода называлась кислородной единицей), причем в физике использовался чистый изотоп 0 (относительная атомная масса 16,0000), а в химии — природная смесь изотопов с тем же значением относительной атомной массы. Таким образом, в старой физической литературе относительные атомные массы элементов соответствовали физической шкале с кислородной единицей, масса которой равна 1,65976-10- < г, а в старой химической литературе — химической шкале с кислородной единицей, масса которой 1,66022-г. С целью унификации в 1959—1961 гг Международные союзы теоретической и прикладной физики и теоретической и прикладной химии утвердили новую шкалу, основанную на относительной атомной массе С. — Прим. ред. [c.34]

Химическая и физическая шкалы масс [c.41]

Джон Дальтон принял значение 1 для водорода как основу шкалы атомных масс. Шведский химик И. Я. Берцелиус использовал значение 100 для кислорода, а бельгийский химик Ж. С. Стас (1813—1891), выполнивший множество количественных анализов разных соединений, предложил значение 16 для кислорода (для природной смеси его изотопов), и эта величина служила основой шкалы атомных масс на протяжении многих лет. Наряду с этим в течение нескольких десятилетий массы нуклидов определяли ио шкале (называемой физической шкалой), основанной на Vie массы нейтрального атома Ю единица атомной массы по химической шкале составляла, таким образом, 1,000272 единицы атомной массы по физической шкале. Этот период некоторой неупорядоченности закончился в 1961 г., когда за единицу как атомных масс, так и масс нуклидов была принята величина, равная V12 массы атома 12С. [c.83]

Для перевода из химической в физическую шкалу нужно атомную массу в химической шкале умножить иа 1,000275. [c.7]

Физическая шкала атомных весов. До недавнего времени массы атомов, которые определяли при помощи масс-спектрографов, относили к 01 = = 16,00000. Массы атомов, выраженные таким образом, называли выраженными в физической шкале атомных весов. Так как обычный кислород содержит 0,2% 01 и 0,04% 01 , эти значения масс надо было исправлять делением на соответствующее число с тем, чтобы можно было получить значения атомных весов, выраженные в химической шкале, основанной на принятии среднего атомного веса обычного кислорода за 16,00000. Значение такого переходного коэффициента равно 1,000272. Как уже говорилось, теперь физики и химики пользуются одной и той же шкалой атомных весов, основанной на углеродной единице, представляющей собой 1/12 часть массы изотопа углерода С1 (т. е. С1 = = 12,00000). [c.134]

Массы изотопов измеряются в физической шкале по отношению к массе изотопа О, которому приписывается величина 16,000000 атомных единиц массы (а. е. м.). Масса элемента в химической шкале измеряется по массе элемента кислорода, которая принята равной 16,000000 а. е. м. Так как элемент кислород в действительности представляет собой смесь трех стабильных изотопов 0, 0, то стандарт масс в этих двух случаях будет различным, и коэффициент, используемый для пересчета одной шкалы в другую, будет зависеть от относительной распространенности изотопов кислорода. Гроссе [793], полагавший, что природный гелий моноизотопен, утверждал, что разница между физической и химической шкалой масс может быть устранена, если в качестве стандартной массы выбрать Не. Позже было показано, что гелий действительно содержит очень небольшое количество изотопа Не. Однако предложение Гроссе не получило признания потому, что гелий совершенно химически инертен и поэтому непригоден в качестве химического стандарта. [c.41]

При химических измерениях, в отличие от физических, массы изотопов не рассматриваются. Поэтому в химической шкале масса любого элемента, состоящего из двух или нескольких изотопов, будет зависеть от отношения масс и распространенностей этих изотопов. Однако для многих элементов важным фактором, приводящим к различию между массовыми числами в физической и химической шкалах масс, скорее является неточное измерение соотношений изотопов, чем колебания в распространенностях изотопов в природе. Это, конечно, не наблюдается для моноизотопных элементов, или элементов, имеющих один распространенный и один или более малораспространенных изотопов. [c.42]

Среди элементов, которые в настоящее время считаются моноизотопными, пригодных с этой точки зрения в качестве стандарта для единой физической и химической шкалы масс, особое внимание обращает на себя фтор, который с различными элементами может образовать разнообразные типы ионов. Углерод и фтор могут давать ионы, которые, как показано в приложении 5, можно использовать в качестве стандартов в широком диапазоне масс. В области малых масс имеются, однако, пробелы, хотя возможны 88 различных комбинаций атомов углерода и фтора с массами 238 и ниже. Эти комбинации дают массы, более близкие к массам тяжелых ядер, чем в случае углерода и водорода, благодаря большому коэффициенту упаковки водорода. [c.43]

Природный кислород состоит из смеси трех изотопов О, 0. В основу химической шкалы была положена кислородная единица, равная Vie средней массы изотопов, составляющих природную смесь кислорода (с учетом их процентного содержания в природных соединениях). В основу физической шкалы была положена масса изотопа кислорода 0. Между новой шкалой атомных масс (Лс) и прежней химической шкалой (Ло) существует соотношение [c.52]

Vie средней массы атома природного кислорода, представляющего собой смесь изотопов с Массой 16 (99,76%), 17 (0,04%) и 18 (0,20%). В физике при определении масс атомов сравнивали их с массой изотопа кислорода > 0. В результате возникли две шкалы атомных масс — химическая и физическая, причем атомные массы по физической шкале оказывались большими по величине, чем по химической, так как масса физической кислородной единицы меньше массы химической кислородной единицы первая равна 1,6597 10 г, вторая — 1,6602. 10 г. Все это создавало осложнения в работе. Так, например, для большинства элементов атомные массы определены химическими методами и даются по химической шкале, тогда как для радиоактивных элементов, за исключением тория и урана, приводятся значения масс наиболее долгоживущих изотопов по физической шкале. [c.26]

В таблицах изотопов атомные веса выражаются в единицах физической щкалы (аем — атомная единица массы), согласно которой масса атома 0 равна 16,0000. Атомные веса химических элементов, встречающихся в природе, выражаются в единицах химической шкалы (хем). В этой шкале атомный вес природной смеси изотопов кислорода принимается равным 16,0000. Атомные веса, выраженные по физической шкале, на 0,028% больше, чем по химической шкале. Это видно из данных Сегре [I ] о распространенности в природе изотопов кислорода и их атомных весах (табл. 2. 1). [c.25]

Отношение атомных масс по физической шкале к атомным массам по химической [c.786]

Наиболее точные измерения атомного веса водорода из его плотности давали 20 лет назад в химической шкале величину 1,00777, что отвечало бы 1,00805 в физической шкале. Между тем, масс-спектрографические измерения давали в той же физической шкале гораздо меньшую величину 1,00778, Это натолкнуло на предположение, что в природном водороде содержится примесь до тех пор еще неоткрытого изотопа с атомным весом 2, повышающего атомный вес в химической шкале [144], Для того чтобы привести в соответствие обе величины атомных весов, нужно было предположить содержание 1 4500 тяжелого изотопа . Такое содержание ниже, чем то, которое тогда могло быть обнаружено масс-спектрографическим или спектральным методом. На основании этих предположений Юри [145] в 1932 г. предпринял тщательное изучение водорода и открыл его тяжелый изотоп, который вскоре был выделен в чистом виде. [c.28]

Были предложены два таких стандарта. Первый из них был предложен Ниром [1514] и Команом, Маттаухом и Вапстра [1148, 1149, 1339, 1340]. За единицу была принята величина в 1,000318 и 1,000043 раза больше единицы, существующей в физической и химической шкалах масс соответственно. Использование нового стандарта вызвало бы незначительное изменение в существующих значениях химических атомных весов. Предлагаемый стандарт обладает преимуществами главным образом с точки зрения масс-спектрометрии. используется в качестве дополнительного стандарта, так как образует столько различных соединений с водородом, что почти всегда удается провести сопоставление масс изотопов с комбинацией атомов водорода и углерода исключение составляет лишь область низких масс. Так, в диапазоне масс 18—23 получить углеводородные ионы трудно. Универсальность применения соединений углерода в качестве стандарта детально рассмотрена ниже. В качестве химического стандарта углерод менее пригоден поэтому предлагается в химической шкале атомный вес кислорода принимать как массу О с коэффициентом 1,000275. По сравнению с кислородом тяжелые изотопы углерода более распространены природное соотношение изотопов может изменяться, поэтому новое определение не приведет к точному значению для атомного веса элемента-стандарта, и возникнет много трудностей, таких же как и в случае кислорода. Кроме того, углерод взаимодействует с относительно небольшим числом других элементов, в частности не со всеми элементами, используемыми в качестве химических стандартов. [c.43]

Определить коэффициент перехода от химической шкалы масс к физической, учитывая изотопный состав углерода. [c.7]

Джон Дальтон принял значение 1 для атомного веса водорода за основу своей шкалы атомных весов. Шведский химик Берцелиус использовал значение 100 для кислорода, а бельгийский химик Ж. С. Стас (1813—1891), выполнивший множество количественных анализов различных соединений, предложил значение 16 для кислорода (для природной смеси его изотопов), и эта величина служила основой для химической шкалы атомных весов на протяжении многих лет. В то же время в течение десятилетий массы того или иного изотопа определяли по шкале (называемой физической шкалой), основанной на Vie массы нейтрального атома единица [c.92]

Ввиду этого физики с 1929 г. отказались от химической единицы атомных весов и ввели свою физическую шкалу, в которой за единицу была принята Vie массы самого легкого изотопа кислорода, массу атома которого было принято считать равной точно 16. [c.33]

Для обычных целей была сохранена единица атомных и молекулярных весов, средней массы атомов кислорода (химическая шкала), но в тех случаях, когда рассматриваются массы отдельных атомов, в качестве единицы принимают массы атома изотопа физическая шкала). В соответствии с изотопным составом кислорода единица химической шкалы была принята в 1,000272 (или в 1,000275) раза больше, чем единица физической шкалы, т. е. масса атомов данного вида (а также атомный вес), выраженная в единицах физической шкалы, численно в 1,000272 (или в 1,000275) раза больше, чем выраженная в единицах химической шкалы. [c.48]

Астон И комитет Международной комиссии по атомным весам пришли в 1931 г. к общему мнению [135], что изменять химическую или физическую шкалы масс для приведения их к точному соответствию нет необходимости, поскольку коэффициент пересчета близок к единице и изменения, которые он может внести в измеряемые величины, будут слишком незначительны, чтобы заметно повлиять на атомные веса. Бёрдж и Менцель [213] также обсуждали значение коэффициента пересчета и указали на отсутствие методов, доказывающих, что относительная распространенность изотопов кислорода в образцах кислорода из различных источников строго постоянна. Возможное непостоянство относительной распространенности изотопов кислорода ставило вопрос об изменении основы системы атомных весов, поскольку имеющиеся системы связывались одна с другой относительно неопределенным фактором. Однако такое изменение не было произведено, несмотря на то, что в настоящее время хорошо известно, что относительная распространенность стабильных изотопов кислорода [505], так же как и других легких элементов, в некоторой степени зависит от источника их получения. Этот вопрос более обстоятельно обсуждается в гл. 3. [c.42]

Коэффициент пересчета, связывающий физическую и химическую шкалы масс, установленный Ниром [1512], изменяется от 1,000278 до 1,000268 в зависимости от того, выбран ли в качестве химического стандарта масс атмосферный кислород или кислород в типичных образцах воды. Эти изменения достаточно малы, и только в отдельных случаях они вызывают неопределенность в атомных весах. В большинстве исследований принимается, что элемент кислород в химической шкале масс состоит из смеси изотопов и имеет атомный вес в 1,000275 раза больше Ю. Если бы это было подтверждено определением, то не было бы и колебания в коэффициентах, связывающих обе шкалы. Использование этого коэффициента изменило бы многие физико-химические величины [2172]. Возрастающая точность измерения масс обусловливает необходимость проведения таких пересчетов. Можно также отказаться от обеих существующих физической и химической шкалы масс и установить новую единую шкалу. [c.42]

На том, чтобы принять в качестве стандарта фтор с массой 19,000000, настаивали Внгерс [2171] и Скотт и Уэр [1810]. Масса в существующей физической шкале составляет 19,0044429 20 [1809]. Используя коэффициент пересчета 1,000275 5, можно пересчитать атомный вес фтора, и по существующей химической шкале он будет равен 18,99922 95. Международное значение, принятое в настоящее время,— 19,00. [c.43]

Международный союз по чистой и прикладной химии и Международный союз по чистой и прикладной физике предложили заменить термин атомные веса> термином относительные атомные массы и приняли новую единую шкалу атомных масс (весов) вместо ранее суш,е-ствовавших двух шкал—физической и химической. В основу физической была положена масса изотопа кислорода О , которую принимали за 16. В основу химической — атомный вес природной смеси изотопов кислорода (99,759% О 0,037% О 0,204% С)1 ), который также при-нд1мали равным 16. Числовые значения атомной массы в химической шкале ниже, чем атомные массы в физической шкале, в 1,000275 раза. [c.7]

Международный союз чистой и прикладной химии принял (август 1961) новую единую шкалу атомных весов вместо существовавших ранее двух шкал физической и химической. Как известно, основой химической шкалы являлась кислородная единица, равная массы атома природного кислорода, состоящего из смеси трех изотопов Qi , Qis, В основу физической шкалы была положена масса изотопп кислорода Qi = 16. В основе новой шкалы лежит значение 12 для массы изотопа углерода С 2. Между новой шкалой атомных весов (AJ и прежней химической шкалой А существует следующее соотношение — А - 1,000043. [c.5]