Изотопные шкала атомных весов

Наоборот, при масс-спектрографических или спектральных измерениях или при изучении ядерных реакций приходится иметь дело с изолированными изотопами, и шкала атомных весов не лолжна зависеть от случайных и часто чувствительных колебаний в их относительном содержании. Поэтому более правильна изотопная шкала атомных весов, в основе которой лежит Vie атомного веса легкого изотопа кислорода 0 . В этой шкале обыкновенный кислород, содержащий примеси тяжелых изотопов и имеет атомный вес 16,0044. Для перехода от изотопной шкалы к химической надо разделить атомные веса на 1,00027. [c.26]

Эта величина характеризует среднюю энергию связи одной элементарной частицы (протона или нейтрона) в ядре. В принятой нами изотопной шкале атомных весов р = О для 0 6 и р > О для более легких элементов. Если бы в основу шкалы было положено Н = 1,0(Ю0 вместо 01 = 16,0000, то для всех элементов р были бы отрицательными. [c.28]

В августе 1961 г. Международный союз чистой и прикладной химии принял в качестве новой единицы атомных масс углеродную единицу, т. е. 1/12 массы изотопа углерода = 12,00000. Атомная масса — это число, показывающее, во сколько раз масса данного атома больше 1/12 массы изотопа углерода. Между новой шкалой атомных масс (/4 ) и прежней химической шкалой атомных весов по кислороду (Л ) существует следующее соотношение А( = Лц/1,000043. В связи с уточнением изотопного состава элементов у 5 элементов (А1, Лг, К, As, С) значения атомных масс не уменьшились, а увеличились. Новые значения атомных масс по углеродной единице приведены на внутренней стороне переплета книги. [c.12]

В ряде случаев при использовании закона эквивалентности Эйнштейна массы выражаются в так называемых атомных единицах массы (шкала атомных весов). При этом за единицу принимается химического атомного веса природного кислорода. В физике единицу атомного веса относят не к природному кислороду, а к изотопу кислорода 0 , атомный вес которого равен точно 16,000001. Единица массы в шкале изотопных весов равна 1 массы этого изотопа кислорода. Так как (число Авогадро 6,023 10 ) атомов изотопа О равно 16 г, то, следовательно, один атом 01, весит 16/6,023 10 г, физическая атомная единица массы (а. е. м.) составляет 1/6,023 10 = 1,66 -10 г. Подставляя это значение в уравнения (1. 04) и (1. 06), получаем [c.13]

Таким образом, существуют две шкалы атомных весов — химическая и физическая. Первая в 1,000276 раз больше второй, так как, если принять О = 16 для чистого изотопа кислорода 16, то средний атомный вес природного кислорода будет равен 16,0044, как легко вычислить из его изотопного состава [c.26]

Особенно большое значение имеет различие изотопного состава кислорода. Это различие означает, что средняя масса атомов кислорода несколько неодинакова в зависимости от формы нахождения его в природе. Вследствие этого на очередь был поставлен вопрос о переходе на другую единицу шкалы атомных весов (при одновременном объединении физической и химической шкал) . [c.49]

Масса и энергия. Массы атомных ядер, выраженные в обычных единицах массы, весьма малы (менее 10" г), и их обычно выражают в других единицах. Многие годы пользовались так называемой физической шкалой атомных весов, в которой в качестве стандарта выбран изотоп кислорода 0 , масса которого принята равной точно 16,00000 массовым единицам. Следует заметить, что эта шкала отличается от химической шкалы атомных весов, которая применяется для выражения атомных весов в химических расчетах. В химической шкале атомный вес 16,00000 соответствует природной смеси изотопов кислорода, содержащей небольшие количества 0 и 0 . Следовательно, массовые единицы по химической шкале больше, чем по физической, и численное значение атомного веса некоторого элемента будет меньше, если оно выражено в химической шкале. Пересчет производится с помощью множителя, равного 1,000272 0,000005 некоторая неопределенность множителя обусловлена степенью точности данных об изотопном составе природного кислорода. [c.34]

Порядковый номер никеля равен 28. Атомный вес никеля по углеродной шкале равен 58,71. Природные и искусственно полученные изотопы никеля указаны в табл. 1. Изотопным составом [c.5]

Очевидны преимущества физической шкалы, которой и нужно пользоваться в точных вычислениях непостоянство изотопного состава природного кислорода, не вполне точные данные об этом составе и, наконец, то, что наиболее точные современные определения атомных весов делаются физическими методами. [c.26]

Для атомного веса хлора Д. И. Менделеев еще в 1869 г., при создании периодического закона, принял величину 35,5, которую он вскоре уточнил до 35,45. Наиболее точные современные определения дают 35,457 (в химической шкале) с небольшими колебаниями в последнем знаке. Природный хлор состоит из двух изотопов С1 5 и С1 в пропорции 75,4 24,6, образующих механическую смесь. Небольшое изменение этого отношения до 75 25, легко достигаемое искусственным фракционированием, дало бы изменение атомного веса на 0,01 единицы, что никак не могло бы остаться необнаруженным. После того, как был открыт сложный изотопный состав хлора, были поставлены специальные исследования его атомного веса в минералах осадочного и вулканического происхождения разных возрастов и мест, а также из метеоритов, но ни разу не было обнаружено различий. [c.55]

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]

Изотопные веса и относительное содержание изотопов. Атомные веса и относительное содержание изотопов определяют масс-спектрометрически с большой степенью точности. За эталон химических атомных весов раньше обычно принимался кислород (ат. вес = 16). За эталон физических атомных весов принят наиболее распространенный изотоп кислорода — 0 . В атмосферном кислороде содержится 99,758%0 , 0,0373% 0 и 0,2039% 0 . Среднее взвешенное значение этих величин составляет 16,004462, так что атомные веса по физической шкале больше атомных весов по химической шкале на коэффициент 1,000272. [c.712]

Кислород является, вероятно, наиболее изученным элементом. Причина этого связана с важной ролью кислорода в жизненных процессах, с использованием его в качестве стандарта в химической шкале атомных весов и широкой распространенностью в виде соединений с другими элементами. Большое значение имеет тот факт, что моря представляют собой огромный резервуар кислорода. Локальные процессы обмена в них проходят при почти постоянном уровне содержания Содержание в атмосфере отличается удивительным постоянством образцы, собранные из приповерхностных слоев из удаленных один от другого пунктов и взятые на высоте до 51,6 км, отличаются по отношению лишь на 0,025% [506]. Это отношение в общем больше на 3% отношения изотопов в пресной воде, а отношение изотопов в океанской воде примерно на 0,5% больше, чем в пресной. Колебания в содержании и дейтерия, наблюдаемые для образцов из воды полярных и других океанов и между образцами из моря и пресноводных бассейнов, вызываются следующими причинами. Превращение воды в лед приводит к обогащению изотопом и уменьшению содержания дейтерия [1171, 1996]. Таким образом, можно ожидать (и это подтверждается экспериментально) изменения плотности воды из приполярных областей, где имеются большие массы льда. Испарение воды вызывает концентрирование тяжелых изотопов кислорода и водорода в остатке. Таким образом, пресная вода, которая образуется при испарении и конденсации морской воды, должна содержать меньше и В, чем морская [413, 592]. Были проведены измерения концентрации дейтерия в большом числе образцов океанской воды. Полученные значения лежат в пределах 0,0153—0,0156%. Для образцов пресной воды было отмечено, что в небольших странах, подобных Англии, где осадки представляют собой первичный продукт испарения морской воды, приносимой ветром, концентрация дейтерия равна приблизительно 0,0152% [347], т. е. близка к содержанию его в воде из океана. Для стран с обширной сушей, подобных США, где большая часть приносимых водяных паров конденсируется в пути , измеренная концентрация дейтерия оказалась равной 0,0133% [698]. В том же ряду измерений было обнаружено аналогичное фракционирование изотопов кислорода, что дает возможность проверить цифры, так как график зависимости соотношения между изотопами водорода и кислорода должен представлять собой прямую линию, наклон которой определяется отношением упругости паров НгО НОО к НгО Н Ю. Эпштейн и Маэда [591] нашли, что содержание в поверхностных морских водах колеблется в пределах 6% и что нижнее значение, как и предполагалось, соответствует воде, разбавленной водой из растаявших ледяных полей. Современная точность в определении содержания позволяет определять изотопный состав кислорода, различный для разных океанов. Возросшая чувствительность определения была использована также при изучении океанических палеотемператур, причем полученные результаты свидетельствуют о важности очень точных определений для изучения колебаний распространенности изотопов в природе. Возросшая [c.102]

В 1961 г. Международный союз химиков вместо кислородной единицы атомных весов ввел новую шкалу атомных весов, а именно Vi2 веса легкого изотопа углерода, приняв массовое число атома этого изотопа точно равным 12. Основная причина, побудившая принять это решение, заключается в следующем. После того как был разработан весьма точный. метод измерения относительного веса положительно заряженных частиц, входящих в состав кана-ловых лучей, оказалось, что обычный кислород представляет собой смесь трех разновидностей атомов, или трех изотопов с относительными массами 16, 17 и 18. Таким образом, условно принятый химиками вес атома кислорода, равный 16, относится не к определенным атомам, а к средней массе трех изотопов кислорода. Сам по себе этот факт не создавал бы затруднений, если бы изотопный состав природного кислорода оставался постоянным независимо от того, из какого источника получен кислород. Однако оказалось, что кислород, полученный из воды, имеет несколько иное соотношение изотопов, чем кислород воздуха кислород, выделенный из мрамора, отличается по изотонпому составу от первых двух. [c.33]

В настоящее время принято решение, согласно которому в качестве единицы объединенной шкалы атомных весов будет принята массы атома изотопа углерода Эта единица в 1,000318 раза больше, чем единица действующей физической шкалы атомных ресов, и в 1,000042—1.000046 раза больше, чем единица действующей химической шкалы. (Меньшая определенность последнего коэффициента обусловлена зависимостью его от принимаемого изотопного состава кис- Л рода.) [c.49]

Кислород, встречающийся в природе, является смесью трех изотопов с массовыми числами 16, 17 и 18 (см. т. II, гл. 12). Вследствие колебания соотношения изотопов атомный вес атмосферного кислорода на 0,00011 атомной единицы больше атомного веса кислорода иа морской воды (Dole М., 1936). Эту незначительную разницу следует принимать во внимание, так как атомный вес кислорода (точнее, атомный вес природной смеси изотопов кислорода) лежит в основе величин атомных весов остальных элементов. (Об атомном весе изотопа = 12 как основе для шкалы атомных весов см. т. II, гл. 12). Различие изотопного состава кислорода, зависящее от способа его получения, найдено также Юри (Urey). Он установил, что содержание О в водах современных морей примерно на 0,7% ниже, чем в первичных породах (граните, базальте), и в среднем на 0,7% выше, чем в осадочных породах (см. также т. II, гл. 12). [c.663]

Атомные веса большинства элементов были известны намного раньше, чем была разработана теория строения атома. Взвесить отдельный атом, конечно, невозможно, но можно найти, применив довольно сложные методы, веса равных количеств (нескольких миллионов) различных атомов. Например, путем взвешивания равных количеств атомов водорода, кислорода и серы нашли, что атомы кислорода весят приблизительно в 16 раз больше, чем атомы водорода, и вдвое меньше, чем атомы серы. В результате ряда измерений для кислорода был принят атомный вес 16 и на этом основании была построена шкала атомных весов, которой в течение многих лет с успехом пользовались химики. После того как был установлен изотопный состав кислорода, физики положили в основу новой шкалы не природный кислород, а его изотоп 0 . Химики же продолжали пользоваться старойшкалой, в результате чего начиная примерно с 1930 года суш ествовали две системы атомных весов физическая и химическая. Только в 1961 году Международный союз чистой и прикладной химии и Международный союз чистой и прикладной физики согласились применять одну и ту же шкалу атомных весов, основанную на использовании в качестве стандарта изотопа углерода С , вес которого был принят равным 12,0000. [c.36]

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]

Некоторые изотопы с точными атомными весами приведены в табл. 1, главным образом поданным Байнбридж а. В основу атомных весов положена изотопная шкала ( 15). [c.25]

АТОМНЫЙ ВЕС — среднее значение массы атома химич. элемента, выраженной в относительных единицах. У анизотопного элемента, т. е. элемента, представленного только одним природным изотопом, все атомы имеют одинаковую массу, с к-рой и совпадает А. в. У элемента, состоящего из нескольких природных изотопов, А. в. определяется изотопными массами, взятыми в той пропорции, в к-рой эти изотопы составляют данный элемент. Вариации в природном изотопном составе химич. элементов крайне незначительны (см. И.чотопы) поэтому каждый элемент, если он искусственно не обогащен каким-либо из изотопов, имеет практически постоянный А. в. В качестве единицы А. в. в современной химии принята часть средней массы атома природного кислорода, к-рый состоит из изотопов 01 , и 01 , содержащихся в отношении 2667 1 5,5 (для Oj воздуха). А. в элементов, выраженные в этих единицах, составляют химическую шкалу А. в. Кроме химической, распространена также физическая шкала, в к-рой за единицу А. в. принята i/u часть массы изотопа О . Как правило, во всей химич. литературе и, в частности, в настоящем издании А. в. элементов, если это специально не оговорено, приводятся по химич. шкале. [c.164]

Химич. единица удобна для измерений А. в. физико-химич. методами, поскольку в соответствующих измерениях используется кислород в eio природном изотопном составе. Но природный кислород не может служить эталоном в фшзич. измерениях А. в., где стандартом обязательно должна быть масса конкретного атома. В таких и.змерениях используется физич. единица, удобная тем, что массовое число О является целым, кратным для ряда других чисел (это удобно при масс-спехстрометрич. измерениях), и что соотношение чисел нейтронов и протонов в О (1 1) наиболее раснрострштоно для изотопов других элементов (это важно для использования метода ядерных реакций). Однако существование двух шкал А. в. создает нек-рые трудности. Разница между ними значительно превышает точность определения А. в. как физич., так и физико-химич. методами. Поэтому делаются попытки создать единую шкалу А. в. При этом важно, чтобы новая единица не привела к пересмотру огромного числа табличных данных по атомным и мол. весам, а также различным мольным величинам, опубликованным в лит-ре. [c.166]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология