परमाणु द्रव्यमान क्या निर्धारित करता है. परमाणु भार

परमाणुओं और अणुओं का द्रव्यमान बहुत छोटा होता है, इसलिए किसी एक परमाणु के द्रव्यमान को माप की इकाई के रूप में चुनना और उसके सापेक्ष शेष परमाणुओं के द्रव्यमान को व्यक्त करना सुविधाजनक होता है। यह बिल्कुल वैसा ही है जैसा कि परमाणु सिद्धांत के संस्थापक डाल्टन ने किया था, जिन्होंने हाइड्रोजन परमाणु के द्रव्यमान को एक मानकर परमाणु द्रव्यमान की एक तालिका तैयार की थी।

1961 तक, भौतिकी में, 16O ऑक्सीजन परमाणु के द्रव्यमान का 1/16 भाग परमाणु द्रव्यमान इकाई (amu) के रूप में लिया जाता था, और रसायन विज्ञान में - प्राकृतिक ऑक्सीजन के औसत परमाणु द्रव्यमान का 1/16, जो तीन का मिश्रण है आइसोटोप. द्रव्यमान की रासायनिक इकाई भौतिक इकाई से 0.03% बड़ी थी।

वर्तमान में भौतिकी और रसायन विज्ञान के लिए स्वीकृत एक प्रणालीमाप. 12C कार्बन परमाणु के द्रव्यमान का 1/12 भाग परमाणु द्रव्यमान की मानक इकाई के रूप में चुना गया था।

1 एमू = 1/12 मीटर(12С) = 1.66057×10-27 किग्रा = 1.66057×10-24 ग्राम।

सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान की गणना करते समय, पृथ्वी की पपड़ी में तत्वों के समस्थानिकों की प्रचुरता को ध्यान में रखा जाता है। उदाहरण के लिए, क्लोरीन के दो समस्थानिक 35Сl (75.5%) और 37Сl (24.5%) हैं परमाणु भारक्लोरीन बराबर है:

Ar(Cl) = (0.755×m(35Сl) + 0.245×m(37Сl)) / (1/12×m(12С) = 35.5.

सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान की परिभाषा से यह निष्कर्ष निकलता है कि किसी परमाणु का औसत निरपेक्ष द्रव्यमान सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान को एमू से गुणा करने के बराबर होता है:

एम(सीएल) = 35.5 × 1.66057 × 10-24 = 5.89 × 10-23 ग्राम।

समस्या समाधान के उदाहरण

सापेक्ष परमाणु और आणविक द्रव्यमान

यह कैलकुलेटर तत्वों के परमाणु द्रव्यमान की गणना करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

परमाणु भार(यह भी कहा जाता है सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान) किसी पदार्थ के एक परमाणु के द्रव्यमान का मान है। सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान को परमाणु द्रव्यमान इकाइयों में व्यक्त किया जाता है। सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान विशेष(सत्य) वज़नपरमाणु. साथ ही, परमाणु का वास्तविक द्रव्यमान बहुत छोटा है और इसलिए व्यावहारिक उपयोग के लिए अनुपयुक्त है।

किसी पदार्थ का परमाणु द्रव्यमान उसकी मात्रा को प्रभावित करता है प्रोटानऔर न्यूट्रॉनएक परमाणु के नाभिक में.

इलेक्ट्रॉन द्रव्यमान को नजरअंदाज कर दिया जाता है क्योंकि यह बहुत छोटा है।

किसी पदार्थ का परमाणु द्रव्यमान निर्धारित करने के लिए, आपको निम्नलिखित जानकारी दर्ज करनी होगी:

• प्रोटॉनों की संख्या- पदार्थ के नाभिक में कितने प्रोटॉन हैं;
• न्यूट्रॉन की संख्या- किसी पदार्थ के नाभिक में कितने न्यूट्रॉन होते हैं।

इस डेटा के आधार पर, कैलकुलेटर परमाणु द्रव्यमान इकाइयों में व्यक्त पदार्थ के परमाणु द्रव्यमान की गणना करेगा।

रासायनिक तत्वों और उनके परमाणु द्रव्यमान की तालिका हाइड्रोजन एच 1,0079 निकल कोई नहीं है 58,70 हीलियम वह 4,0026 बेकर, नानबाई घन 63,546 लिथियम ली 6941 जस्ता Zn 65,38 फीरोज़ा होना 9,01218 फ्रांसीसी जॉर्जिया 69,72 बीओआर में 10,81 जर्मनी जी.ई. 72,59 कार्बन साथ 12,011 हरताल कैसे 74,9216 नाइट्रोजन एन 14,0067 सेलेनियम हैं 78,96 ऑक्सीजन हे 15,9994 ब्रोमिन ब्रोमिन 79904 फ्लोराइड एफ 18,99840 क्रीप्टोण करोड़ 83,80 नियोन नहीं 20,179 रूबिडीयाम आरबी 85,4678 सोडियम पर 22,98977 स्ट्रोंटियम मिट 87,62 मैगनीशियम एमजी 24,305 yttrium वाई 88,9059 अल्युमीनियम अल 26,98154 zirconium Zr 91,22 नाइओबियम नायब 92,9064 नोबेल नहीं 255 मोलिब्डेनम एमओ 95,94 लॉरेंस एलआर 256 टेक्नेटियम टी 98,9062 Kurchatovy का 261 दयाता आरयू 101,07 * * * रोडियाम रेसूस 102.9055 * * * दुर्ग पी.डी. 106,4 * * * चाँदी एजी 107 868 * * * सिलिकॉन आप 28,086 कैडमियम सीडी 112,40 फास्फोरस पी 30,97376 भारत 114,82 गंधक 32,06 टिन एस.एन. 118,69 क्लोरीन क्लोरीन 35,453 सुरमा एस.बी 121,75 आर्गन अर्कांसस 39,948 टेल्यूरियम इन 127,60 पोटैशियम को 39,098 आयोडीन मैं 126,904 कैल्शियम कैलिफोर्निया 40,08 क्सीनन एक्सई 131,30 स्कैंडियम दक्षिण कैरोलिना 44,9559 सीज़ियम सी 132.9054 टाइटेनियम इन 47,90 बेरियम बी ० ए 137,34 वैनेडियम 50,9414 लेण्टेनियुम ला 138.9055 क्रोमियम करोड़ 51,996 सैरियम सी.ई 140,12 मैंगनीज मिनेसोटा 54,9380 Praseodim पीआर 140.9077 लोहा फ़े 55,847 मैं नहीं रा 144,24 कोबाल्ट कं 58,9332 प्रोमीथियम शाम सामरिया एस.एम 150,4 विस्मुट चाहेंगे 208.9804 युरोपियम यूरोपीय संघ 151,96 एक विशेष तत्त्व जिस का प्रभाव रेडियो पर पड़ता है बाद 209 गैडोलीनियम जी डी 157,25 एस्टैट वी 210 टर्बियम टीबी 158.9254 रेडॉन आर एन 222 डिस्प्रोसियम ड्यू $ 16,50 फ्रांस फादर 223 होल्मियम अरे 164.9304 RADIUS आर 226.0254 एर्बियम एर 167,26 जंगी प्रत्यावर्ती धारा 227 थ्यूलियम टीएम 168.9342 थोरियम वां 232.0381 ytterbium वाई बी 173,04 एक प्रकार का रसायनिक मूलतत्त्व पेंसिल्वेनिया 231.0359 लुटेटिया लू 174,97 अरुण ग्रह यू 238,029 हेफ़नियम उच्च आवृत्ति 178,49 नैप्टुनियम एनपी 237.0482 टैंटलम यह 180.9479 प्लूटोनियम पीयू 244 टंगस्टन डब्ल्यू 183,85 अमेरिका पूर्वाह्न 243 रेनीयाम दोबारा 186,207 क्यूरी सेमी 247 आज़मियम ओएस 190,2 बर्कले बी.के. 247 इरिडियम अवरक्त 192,22 कैलिफोर्निया तुलना करना 251 प्लैटिनम पं 195,09 आइंस्टाइन तों 254 सोना ए.यू. 196.9665 फर्मी एफएम 257 बुध बुध 200,59 मेंडेलीवी मैरीलैंड 258 थालियम टी एल 204,37 * * * नेतृत्व करना पंजाब 207,2 * * *

किसी तत्व का सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान कार्य की स्थिति: ऑक्सीजन अणु का द्रव्यमान निर्धारित करें। कार्य क्रमांक. 4.1.2 "यूएसपीटीयू में भौतिकी में आगामी परीक्षाओं की तैयारी में समस्याओं का संग्रह" से जानकारी: समाधान: एक आणविक ऑक्सीजन अणु \(\nu\) (मनमाना संख्या) पर विचार करें। आइए याद रखें कि ऑक्सीजन का सूत्र O2 है। ऑक्सीजन की दी गई मात्रा का द्रव्यमान (\m) ज्ञात करने के लिए, ऑक्सीजन के आणविक द्रव्यमान\(M\) को मोल्स की संख्या\(\nu\) से गुणा किया जाता है। आवर्त सारणी का उपयोग करके, यह स्थापित करना आसान है कि ऑक्सीजन का दाढ़ द्रव्यमान \(M\) 32 g/mol या 0.032 kg/mol है। एक मोल में, एवोगैड्रो अणुओं \(N_A\) और v\(\nu\) mol - v\(\nu\) की संख्या कभी-कभी अधिक होती है, यानी। एक अणु \(m_0\) का द्रव्यमान ज्ञात करने के लिए, कुल द्रव्यमान \(m\) को अणुओं की संख्या \(N\) से विभाजित किया जाना चाहिए। \[(m_0)=\frac(m)(N)\] \ [(m_0) = \frac ((\nu \cdot M)) ((\nu \cdot (N_A)))\] \ ((M_0) = \frac (M) (((N_A))) \] एवोगैड्रो की संख्या (N_A1) 6.022 1023 mol-1 के बराबर एक सारणीबद्ध मान है। हम गणना करते हैं: \[(M_0) = \frac ((0.032)) ((6.022\cdot ((10) * (23)))) = 5.3\cdot (10^(-26))\; = 5.3 किग्रा\cdot(10^(-23))\; आर\] उत्तर: 5.3 · 10-23 ग्राम. यदि आपको समाधान समझ में नहीं आता है और यदि आपके कोई प्रश्न हैं या कोई बग मिला है, तो आप नीचे एक टिप्पणी छोड़ सकते हैं। परमाणु बहुत छोटे और बहुत छोटे होते हैं। यदि हम किसी रासायनिक तत्व के परमाणु के द्रव्यमान को ग्राम में व्यक्त करें तो यह एक संख्या होगी जिसका दशमलव बिंदु बीस शून्य से अधिक है। इसलिए, परमाणुओं के द्रव्यमान को ग्राम में मापना अनुचित है। हालाँकि, यदि हम प्रति इकाई बहुत छोटा द्रव्यमान लेते हैं, तो अन्य सभी छोटे द्रव्यमानों को उस इकाई के बीच अनुपात के रूप में व्यक्त किया जा सकता है। परमाणु द्रव्यमान की माप की इकाई कार्बन परमाणु के द्रव्यमान का 1/12 है। इसे कार्बन परमाणु के द्रव्यमान का 1/12 भाग कहा जाता है परमाणु भार(ऐ. परमाणु द्रव्यमान सूत्र सापेक्ष परमाणु द्रव्यमानमान किसी विशेष रासायनिक तत्व के परमाणु के वास्तविक द्रव्यमान और कार्बन परमाणु के वास्तविक द्रव्यमान के 1/12 के अनुपात के बराबर है। यह एक अनंत मान है, क्योंकि दोनों द्रव्यमान अलग-अलग हैं। अर = गणित. / (1/12) मग। फिर भी, पूर्ण परमाणु द्रव्यमानएक सापेक्ष मूल्य के बराबर और एक माप इकाई एएमयू है। इसका मतलब यह है कि सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान दर्शाता है कि किसी दिए गए परमाणु का द्रव्यमान कार्बन परमाणु के 1/12 से कितनी गुना अधिक है। यदि एक Ar परमाणु = 12 है, तो इसका द्रव्यमान कार्बन परमाणु के द्रव्यमान के 1/12 से 12 गुना अधिक है, या दूसरे शब्दों में, 12 परमाणु द्रव्यमान इकाई है। यह केवल कार्बन (C) के लिए हो सकता है। हाइड्रोजन परमाणु पर (H) Ar = 1. इसका मतलब है कि इसका द्रव्यमान कार्बन परमाणु के द्रव्यमान के 1/12 भाग के द्रव्यमान के बराबर है। ऑक्सीजन (O) के लिए, सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान 16 amu है। इसका मतलब है कि एक ऑक्सीजन परमाणु कार्बन परमाणु से 16 गुना बड़ा है, इसमें 16 परमाणु द्रव्यमान इकाइयाँ हैं। सबसे हल्का तत्व हाइड्रोजन है। इसका द्रव्यमान लगभग 1 एमू है। सबसे भारी परमाणुओं पर द्रव्यमान 300 एएमयू तक पहुँच जाता है। आमतौर पर, प्रत्येक रासायनिक तत्व के लिए, इसका मान परमाणुओं का पूर्ण द्रव्यमान होता है, जिसे के रूप में व्यक्त किया जाता है। उदाहरण के लिए। आवर्त सारणी में परमाणु द्रव्यमान इकाइयों का अर्थ लिखा होता है। अणुओं के लिए प्रयुक्त अवधारणा सापेक्ष आणविक भार (जी). सापेक्ष आणविक भार इंगित करता है कि किसी अणु का द्रव्यमान कार्बन परमाणु के द्रव्यमान के 1/12 से कितनी गुना अधिक है। हालाँकि, चूँकि किसी अणु का द्रव्यमान उसके परमाणु परमाणुओं के द्रव्यमान के योग के बराबर होता है, सापेक्ष आणविक द्रव्यमान केवल उन परमाणुओं के सापेक्ष द्रव्यमान को जोड़कर पाया जा सकता है। उदाहरण के लिए, एक पानी के अणु (H2O) में Ar = 1 के साथ दो हाइड्रोजन परमाणु और Ar = 16 के साथ एक ऑक्सीजन परमाणु होता है। इसलिए, सज्जन (H2O) = 18। कई पदार्थों में गैर-आणविक संरचना होती है, जैसे धातुएँ। इस मामले में, उनका सापेक्ष आणविक द्रव्यमान उनके सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान के बराबर है। रसायन विज्ञान को एक महत्वपूर्ण राशि कहा जाता है किसी रासायनिक तत्व का द्रव्यमान अंशकिसी अणु या पदार्थ में। यह उस तत्व का सापेक्ष आणविक भार दर्शाता है। उदाहरण के लिए, पानी में, हाइड्रोजन के 2 भाग होते हैं (दोनों परमाणुओं के रूप में) और ऑक्सीजन के 16। इसका मतलब है कि जब हाइड्रोजन को 1 किलो और 8 किलो ऑक्सीजन के साथ मिलाया जाता है, तो वे बिना किसी अवशेष के प्रतिक्रिया करते हैं। सामूहिक अंशहाइड्रोजन 2/18 = 1/9 है, और ऑक्सीजन सामग्री 16/18 = 8/9 है। सूक्ष्मसंतुलनअन्यथा सहायता, परमाणु संतुलन(अंग्रेजी माइक्रोबियल या अंग्रेजी नैनोट्यूब) एक शब्द है जिसका संदर्भ है: विश्लेषणात्मक उपकरणों का एक बड़ा समूह जिनकी सटीकता एक से कई सौ माइक्रोग्राम तक द्रव्यमान मापती है; एक विशेष उच्च परिशुद्धता उपकरण जो आपको 0.1 एनजी (नैनोवेसी) तक वस्तुओं के द्रव्यमान को मापने की अनुमति देता है। विवरण माइक्रोग्लोब के पहले संदर्भों में से एक 1910 में है, जब विलियम रैमसे को यह बताया गया था कि यह किस हद तक विकसित हुआ है, जिससे शरीर के 0.1 मिमी3 की वजन सीमा को 10-9 ग्राम (1 एनजी) निर्धारित किया जा सकता है। माइक्रोबियल शब्द का उपयोग अब आमतौर पर उन उपकरणों को संदर्भित करने के लिए किया जाता है जो माइक्रोग्राम रेंज (10-6 ग्राम) में बड़े पैमाने पर परिवर्तन को माप और पता लगा सकते हैं। माइक्रोबायोलॉजिस्ट ने आधुनिक अनुसंधान और औद्योगिक प्रयोगशालाओं के अभ्यास में प्रवेश किया और स्नातक की उपाधि प्राप्त की विभिन्न संस्करणविभिन्न संवेदनशीलताओं और संबंधित लागतों के साथ। साथ ही, नैनोग्राम क्षेत्र में माप तकनीक विकसित की जा रही है। रसायन विज्ञान। सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान कैसे ज्ञात करें? जब हम नैनोग्राम स्तर पर द्रव्यमान को मापने के बारे में बात करते हैं, जो परमाणुओं, अणुओं या समूहों के द्रव्यमान को मापने के लिए महत्वपूर्ण है, तो हम सबसे पहले मास स्पेक्ट्रोमेट्री पर विचार करते हैं। इस मामले में, यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि इस विधि का उपयोग करके द्रव्यमान को मापने से वजन वाली वस्तुओं को आयनों में परिवर्तित करने की आवश्यकता होती है, जो कभी-कभी बहुत अवांछनीय होती है। द्रव्यमान क्वार्ट्ज रोगाणुओं के सटीक माप के लिए किसी अन्य व्यावहारिक रूप से महत्वपूर्ण और व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले उपकरण का उपयोग करते समय यह आवश्यक नहीं है, जिसकी क्रिया का तंत्र संबंधित लेख में वर्णित है। लिंक जेन्सेन के., क्वानप्यो किम, ज़ेटल ए.नैनोमैकेन परमाणु रिज़ॉल्यूशन परमाणु डिटेक्टर // arXiv: 0809.2126 (12 सितंबर, 2008)।

(1766-1844) ने अपने व्याख्यानों के दौरान छात्रों को लकड़ी से बने परमाणुओं के मॉडल दिखाए, जिसमें दिखाया गया कि वे कैसे मिलकर विभिन्न पदार्थ बना सकते हैं। जब एक छात्र से पूछा गया कि परमाणु क्या हैं, तो उसने उत्तर दिया: “परमाणु रंगीन होते हैं अलग - अलग रंगलकड़ी के क्यूब्स जिनका आविष्कार मिस्टर डाल्टन ने किया था।”

निःसंदेह, डाल्टन अपने एब्स के लिए प्रसिद्ध नहीं हुए, या इस तथ्य के लिए भी नहीं कि वे बारह वर्ष की आयु में ही प्रसिद्ध हो गए स्कूल शिक्षक. आधुनिक परमाणु सिद्धांत का उद्भव डाल्टन के नाम से जुड़ा है। विज्ञान के इतिहास में पहली बार उन्होंने परमाणुओं के द्रव्यमान को मापने की संभावना के बारे में सोचा और इसके लिए विशिष्ट तरीके प्रस्तावित किए। यह स्पष्ट है कि परमाणुओं को सीधे तोलना असंभव है। डाल्टन ने केवल "वजन के अनुपात" के बारे में बात की छोटे कणगैसीय और अन्य पिंड,” अर्थात्, उनके सापेक्ष द्रव्यमान के बारे में। और आज तक, हालांकि किसी भी परमाणु का द्रव्यमान सटीक रूप से ज्ञात है, इसे कभी भी ग्राम में व्यक्त नहीं किया जाता है, क्योंकि यह बेहद असुविधाजनक है। उदाहरण के लिए, यूरेनियम के एक परमाणु का द्रव्यमान - पृथ्वी पर मौजूद सबसे भारी तत्व - केवल 3.952·10 -22 ग्राम है, इसलिए परमाणुओं का द्रव्यमान सापेक्ष इकाइयों में व्यक्त किया जाता है, जिससे पता चलता है कि परमाणुओं का द्रव्यमान कितना गुना है इस तत्व कामानक के रूप में स्वीकृत किसी अन्य तत्व के परमाणुओं के द्रव्यमान से अधिक। वास्तव में, यह डाल्टन का "वजन अनुपात" है, अर्थात। सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान.

डाल्टन ने हाइड्रोजन परमाणु के द्रव्यमान को द्रव्यमान की इकाई के रूप में लिया, और अन्य परमाणुओं के द्रव्यमान को खोजने के लिए, उन्होंने विभिन्न शोधकर्ताओं द्वारा पाए गए अन्य तत्वों के साथ विभिन्न हाइड्रोजन यौगिकों की प्रतिशत रचनाओं का उपयोग किया। इस प्रकार, लेवोज़ियर के अनुसार, पानी में 15% हाइड्रोजन और 85% ऑक्सीजन होता है। यहां से डाल्टन ने ऑक्सीजन का सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान 5.67 पाया (यह मानते हुए कि पानी में प्रत्येक हाइड्रोजन परमाणु के लिए एक ऑक्सीजन परमाणु है)। अमोनिया (80% नाइट्रोजन और 20% हाइड्रोजन) की संरचना पर अंग्रेजी रसायनज्ञ विलियम ऑस्टिन (1754-1793) के आंकड़ों के आधार पर, डाल्टन ने नाइट्रोजन का सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान 4 निर्धारित किया (हाइड्रोजन और नाइट्रोजन की समान संख्या भी मानते हुए) इस यौगिक में परमाणु)। और कुछ हाइड्रोकार्बन के विश्लेषण के आंकड़ों से, डाल्टन ने कार्बन को 4.4 का मान दिया। 1803 में, डाल्टन ने कुछ तत्वों के सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान की दुनिया की पहली तालिका संकलित की। इसके बाद, इस तालिका में बहुत मजबूत परिवर्तन हुए; मुख्य घटनाएँ डाल्टन के जीवनकाल के दौरान हुईं, जैसा कि निम्नलिखित तालिका से देखा जा सकता है, जो में प्रकाशित पाठ्यपुस्तकों के डेटा को दर्शाता है अलग-अलग साल, साथ ही IUPAC के आधिकारिक प्रकाशन में - सैद्धांतिक और अंतर्राष्ट्रीय संघ अप्लाइड रसायन विज्ञान(शुद्ध और व्यावहारिक रसायन के अंतर्राष्ट्रीय संघ)।

सबसे पहले, डाल्टन का असामान्य परमाणु द्रव्यमान ध्यान आकर्षित करता है: वे आधुनिक से कई गुना भिन्न हैं! ऐसा दो कारणों से है. पहला 18वीं सदी के अंत - 19वीं सदी की शुरुआत में प्रयोग की अशुद्धि है। जब गे-लुसाक और हम्बोल्ट ने पानी की संरचना (12.6% एच और 87.4% ओ) को परिष्कृत किया, तो डाल्टन ने ऑक्सीजन के परमाणु द्रव्यमान का मान बदल दिया, इसे 7 के बराबर ले लिया (आधुनिक आंकड़ों के अनुसार, पानी में 11.1% हाइड्रोजन होता है)। जैसे-जैसे माप विधियों में सुधार हुआ, कई अन्य तत्वों के परमाणु द्रव्यमान को परिष्कृत किया गया। उसी समय, परमाणु द्रव्यमान की माप की इकाई के रूप में पहले हाइड्रोजन को चुना गया, फिर ऑक्सीजन को, और अब कार्बन को।

दूसरा कारण अधिक गंभीर है. डाल्टन को परमाणुओं के संबंध का पता नहीं था विभिन्न तत्वविभिन्न यौगिकों में, इसलिए उन्होंने 1:1 अनुपात की सबसे सरल परिकल्पना को स्वीकार किया। यह कई रसायनज्ञों की राय थी जब तक कि वे रसायनज्ञों द्वारा विश्वसनीय रूप से स्थापित और स्वीकार नहीं किए गए थे सही सूत्रपानी (एच 2 ओ) और अमोनिया (एनएच 3), और कई अन्य यौगिकों की संरचना के लिए। गैसीय पदार्थों के सूत्र स्थापित करने के लिए, अवोगाद्रो के नियम का उपयोग किया गया था, जो पदार्थों के सापेक्ष आणविक द्रव्यमान को निर्धारित करने की अनुमति देता है। तरल और ठोस पदार्थों के लिए अन्य विधियों का उपयोग किया गया ( सेमी. आणविक भार परिभाषा)। चर संयोजकता वाले तत्वों के यौगिकों के लिए सूत्र स्थापित करना विशेष रूप से आसान था, उदाहरण के लिए, फेरिक क्लोराइड। क्लोरीन का सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान इसके कई गैसीय यौगिकों के विश्लेषण से पहले से ही ज्ञात था। अब, यदि हम मान लें कि लौह क्लोराइड में धातु और क्लोरीन परमाणुओं की संख्या समान है, तो एक क्लोराइड के लिए लोहे का सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान 27.92 के बराबर था, और दूसरे के लिए - 18.62। इसके बाद क्लोराइड FeCl 2 और FeCl 3 के सूत्र, और ए r(Fe) = 55.85 (दो विश्लेषणों का औसत)। दूसरी संभावना सूत्र FeCl 4 और FeCl 6 है, और एआर (Fe) = 111.7 - को असंभावित मानकर बाहर रखा गया। ठोस पदार्थों के सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान ने 1819 में फ्रांसीसी वैज्ञानिकों पी.आई.डुलोंग और ए.टी. पेटिट द्वारा तैयार किए गए अनुभवजन्य नियम को खोजने में मदद की: परमाणु द्रव्यमान और ताप क्षमता का उत्पाद एक स्थिर मूल्य है। डुलोंग-पेटिट नियम ने धातुओं के लिए विशेष रूप से अच्छा काम किया, जिसने, उदाहरण के लिए, बर्ज़ेलियस को उनमें से कुछ के परमाणु द्रव्यमान को स्पष्ट करने और सही करने की अनुमति दी।

सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान पर विचार करते समय रासायनिक तत्वआवर्त सारणी में दिए गए आंकड़ों से आप देख सकते हैं कि अलग-अलग तत्वों के लिए उन्हें अलग-अलग सटीकता के साथ दिया गया है। उदाहरण के लिए, लिथियम के लिए - 4 महत्वपूर्ण अंकों के साथ, सल्फर और कार्बन के लिए - 5 के साथ, हाइड्रोजन के लिए - 6 के साथ, हीलियम और नाइट्रोजन के लिए - 7 के साथ, फ्लोरीन के लिए - 8 के साथ। ऐसा अन्याय क्यों?

यह पता चला है कि किसी दिए गए तत्व का सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान जिस सटीकता से निर्धारित किया जाता है वह माप की सटीकता पर इतना निर्भर नहीं करता है, बल्कि "प्राकृतिक" कारकों पर निर्भर करता है जो मनुष्यों पर निर्भर नहीं होते हैं। वे किसी दिए गए तत्व की समस्थानिक संरचना की परिवर्तनशीलता से जुड़े हैं: में विभिन्न नमूनेआइसोटोप अनुपात बिल्कुल समान नहीं हैं। उदाहरण के लिए, जब पानी वाष्पित हो जाता है, तो प्रकाश समस्थानिक वाले अणु ( सेमी. रासायनिक तत्व) हाइड्रोजन 2 एच आइसोटोप वाले भारी पानी के अणुओं की तुलना में गैस चरण में थोड़ा तेजी से गुजरता है, परिणामस्वरूप, तरल पानी की तुलना में जल वाष्प में 2 एच आइसोटोप थोड़ा कम होता है। कई जीव हल्के तत्वों के समस्थानिक भी साझा करते हैं (उनके लिए द्रव्यमान में अंतर भारी तत्वों की तुलना में अधिक महत्वपूर्ण है)। इस प्रकार, प्रकाश संश्लेषण के दौरान, पौधे प्रकाश आइसोटोप 12 सी को प्राथमिकता देते हैं। इसलिए, जीवित जीवों में, साथ ही उनसे प्राप्त तेल और कोयले में, भारी आइसोटोप 13 सी की सामग्री कम हो जाती है, और कार्बन डाइऑक्साइड और कार्बोनेट में बनती है। इससे, इसके विपरीत, यह बढ़ जाता है। सल्फेट्स को कम करने वाले सूक्ष्मजीव प्रकाश आइसोटोप 32 एस को भी जमा करते हैं, इसलिए तलछटी सल्फेट्स में इसकी मात्रा अधिक होती है। बैक्टीरिया द्वारा पचाए न जाने वाले "अवशेषों" में भारी आइसोटोप 34 एस का अनुपात अधिक होता है। (वैसे, सल्फर आइसोटोप के अनुपात का विश्लेषण करके, भूविज्ञानी मैग्मैटिक से सल्फर के तलछटी स्रोत को अलग कर सकते हैं। और 12 सी और 13 सी आइसोटोप के अनुपात से, कोई चुकंदर चीनी से गन्ना चीनी को भी अलग कर सकता है!)

इसलिए, कई तत्वों के लिए बहुत सटीक परमाणु द्रव्यमान देने का कोई मतलब नहीं है क्योंकि वे एक नमूने से दूसरे नमूने में थोड़ा भिन्न होते हैं। जिस सटीकता के साथ परमाणु द्रव्यमान दिया गया है, उसके आधार पर कोई तुरंत बता सकता है कि किसी दिए गए तत्व का "आइसोटोप पृथक्करण" प्रकृति में होता है या नहीं और कितना मजबूत है। लेकिन, उदाहरण के लिए, फ्लोरीन के लिए परमाणु द्रव्यमान बहुत दिया गया है उच्च सटीकता; इसका मतलब यह है कि किसी भी स्थलीय स्रोत में फ्लोरीन का परमाणु द्रव्यमान स्थिर है। और यह आश्चर्य की बात नहीं है: फ्लोरीन तथाकथित एकल तत्वों से संबंधित है, जो प्रकृति में एकल न्यूक्लाइड द्वारा दर्शाए जाते हैं।

आवर्त सारणी में कुछ तत्वों के द्रव्यमान कोष्ठक में होते हैं। यह मुख्य रूप से एक्टिनाइड्स पर लागू होता है जो यूरेनियम (तथाकथित ट्रांसयूरेनियम तत्व) के बाद आते हैं, और भी अधिक भारी तत्व 7वीं अवधि, साथ ही कई हल्के वाले; इनमें टेक्नेटियम, प्रोमेथियम, पोलोनियम, एस्टैटिन, रेडॉन और फ्रांसियम शामिल हैं। यदि आप अलग-अलग वर्षों में मुद्रित तत्वों की तालिकाओं की तुलना करते हैं, तो आप पाएंगे कि ये संख्याएँ समय-समय पर बदलती रहती हैं, कभी-कभी कुछ ही वर्षों के भीतर। कुछ उदाहरण तालिका में दिये गये हैं।

तालिकाओं में परिवर्तन का कारण यह है कि संकेतित तत्व रेडियोधर्मी हैं और उनमें एक भी स्थिर आइसोटोप नहीं है। ऐसे मामलों में, या तो सबसे लंबे समय तक जीवित रहने वाले न्यूक्लाइड का सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान (उदाहरण के लिए, रेडियम के लिए) या द्रव्यमान संख्या देने की प्रथा है; उत्तरार्द्ध कोष्ठक में दिए गए हैं। जब एक नए रेडियोधर्मी तत्व की खोज की जाती है, तो वे पहले इसके कई आइसोटोप में से केवल एक प्राप्त करते हैं - एक निश्चित संख्या में न्यूट्रॉन के साथ एक विशिष्ट न्यूक्लाइड। सैद्धांतिक अवधारणाओं के साथ-साथ प्रयोगात्मक संभावनाओं के आधार पर, वे पर्याप्त जीवनकाल के साथ एक नए तत्व का न्यूक्लाइड प्राप्त करने का प्रयास करते हैं (ऐसे न्यूक्लाइड के साथ काम करना आसान होता है), लेकिन यह "पहली कोशिश में" हमेशा संभव नहीं था। एक नियम के रूप में, आगे के शोध से यह स्पष्ट हो गया कि लंबे जीवनकाल वाले नए न्यूक्लाइड मौजूद हैं और उन्हें संश्लेषित किया जा सकता है, और फिर डी.आई. मेंडेलीव की तत्वों की आवर्त सारणी में दर्ज संख्या को बदलना पड़ा। आइए अलग-अलग वर्षों में प्रकाशित पुस्तकों से लिए गए कुछ ट्रांसयूरेनियम, साथ ही प्रोमेथियम की द्रव्यमान संख्या की तुलना करें। तालिका में कोष्ठक में आधे जीवन के लिए वर्तमान डेटा हैं। पुराने प्रकाशनों में, तत्व 104 और 105 (आरएफ - रदरफोर्डियम और डीबी - डब्नियम) के वर्तमान में स्वीकृत प्रतीकों के बजाय, कू - कर्चेटियम और एनएस - नील्सबोरियम दिखाई दिए।

जैसा कि तालिका से देखा जा सकता है, इसमें दिए गए सभी तत्व रेडियोधर्मी हैं, इनकी अर्ध-आयु बहुत अधिक है उम्र से कमपृथ्वी (कई अरब वर्ष), इसलिए ये तत्व प्रकृति में मौजूद नहीं हैं और कृत्रिम रूप से प्राप्त किए जाते हैं। जैसे-जैसे प्रायोगिक तकनीकों में सुधार हुआ (नए आइसोटोप का संश्लेषण और उनके जीवनकाल का माप), कभी-कभी ऐसे न्यूक्लाइड ढूंढना संभव हो गया जो पहले ज्ञात की तुलना में हजारों और यहां तक ​​कि लाखों गुना अधिक समय तक जीवित रहे। उदाहरण के लिए, जब 1944 में तत्व संख्या 96 (जिसे बाद में क्यूरियम कहा गया) के संश्लेषण पर पहला प्रयोग बर्कले साइक्लोट्रॉन में किया गया था, तब इस तत्व को प्राप्त करने की एकमात्र संभावना प्लूटोनियम-239 नाभिक को ए-कणों के साथ विकिरणित करना था: 239 पु + 4 हे ® 242 सेमी + 1 एन. नए तत्व के परिणामी न्यूक्लाइड का आधा जीवन लगभग छह महीने का था; यह ऊर्जा का एक बहुत ही सुविधाजनक कॉम्पैक्ट स्रोत निकला, और बाद में इसका उपयोग इस उद्देश्य के लिए किया गया, उदाहरण के लिए, अमेरिकी पर अंतरिक्ष स्टेशन"सर्वेक्षक।" वर्तमान में, क्यूरियम-247 प्राप्त किया गया है, जिसका आधा जीवन 16 मिलियन वर्ष है, जो इस तत्व के पहले ज्ञात न्यूक्लाइड के जीवनकाल से 36 मिलियन गुना अधिक है। अतः तत्वों की तालिका में समय-समय पर किये जाने वाले परिवर्तन न केवल नये रासायनिक तत्वों की खोज से जुड़े हो सकते हैं!

निष्कर्षतः, आपने यह कैसे पता लगाया कि किसी तत्व में विभिन्न समस्थानिक किस अनुपात में मौजूद हैं? उदाहरण के लिए, इस तथ्य के बारे में कि 35 सीएल प्राकृतिक क्लोरीन का 75.77% है (बाकी 37 सीएल आइसोटोप है)? इस मामले में, जब प्राकृतिक तत्वकेवल दो आइसोटोप हैं; यह सादृश्य समस्या को हल करने में मदद करेगा।

1982 में, मुद्रास्फीति के परिणामस्वरूप, तांबे की कीमत, जिससे अमेरिकी एक-प्रतिशत सिक्के ढाले गए थे, सिक्के के मूल्य से अधिक हो गई। अत: इस वर्ष से सिक्के सस्ते जस्ते के बनाये जाते हैं और केवल ऊपर से लेपित किये जाते हैं पतली परतताँबा उसी समय, सिक्के में महंगे तांबे की मात्रा 95 से घटकर 2.5% हो गई, और वजन - 3.1 से 2.5 ग्राम हो गया, कुछ साल बाद, जब दो प्रकार के सिक्कों का मिश्रण प्रचलन में था, रसायन विज्ञान के शिक्षकों को एहसास हुआ कि ये सिक्के (वे आंखों से लगभग अप्रभेद्य हैं) - उनके "आइसोटोपिक विश्लेषण" के लिए एक उत्कृष्ट उपकरण, या तो द्रव्यमान से या प्रत्येक प्रकार के सिक्कों की संख्या से (मिश्रण में आइसोटोप के द्रव्यमान या मोल अंश के अनुरूप)। आइए इस प्रकार तर्क करें: मान लीजिए हमारे पास 210 सिक्के हैं, जिनमें हल्के और भारी दोनों हैं (यह अनुपात सिक्कों की संख्या पर निर्भर नहीं करता है, यदि उनमें से बहुत सारे हैं)। मान लीजिए कि सभी सिक्कों का कुल द्रव्यमान 540 ग्राम के बराबर है। यदि ये सभी सिक्के "हल्के किस्म" के होते, तो उनका कुल द्रव्यमान 525 ग्राम के बराबर होता, जो वास्तविक सिक्के से 15 ग्राम कम है। ऐसा क्यों? क्योंकि सभी सिक्के हल्के नहीं होते: उनमें से कुछ भारी होते हैं। एक हल्के सिक्के को भारी सिक्के से बदलने से वृद्धि होती है कुल द्रव्यमान 0.6 ग्राम तक हमें द्रव्यमान को 40 ग्राम तक बढ़ाने की आवश्यकता है। इसलिए, मिश्रण में 15/0.6 = 25 हल्के सिक्के हैं। (बेशक, समय के साथ सिक्कों का "समस्थानिक अनुपात"। अलग - अलग प्रकारबदल जाएगा: अधिक से अधिक हल्के वाले होंगे, और कम से कम भारी वाले होंगे। तत्वों के लिए, प्रकृति में आइसोटोप का अनुपात स्थिर है।)

क्लोरीन या तांबे के समस्थानिकों के मामले में भी यही सच है: तांबे का औसत परमाणु द्रव्यमान ज्ञात है - 63.546 (यह रसायनज्ञों द्वारा विश्लेषण करके निर्धारित किया गया था) विभिन्न कनेक्शनतांबा), साथ ही प्रकाश 64 Cu और तांबे के भारी 65 Cu समस्थानिकों का द्रव्यमान (ये द्रव्यमान भौतिकविदों द्वारा अपने स्वयं के भौतिक तरीकों का उपयोग करके निर्धारित किए गए थे)। यदि किसी तत्व में दो से अधिक स्थिर समस्थानिक हैं, तो उनका अनुपात अन्य तरीकों से निर्धारित किया जाता है।

हमारा टकसालों- ऐसा पता चला है कि मॉस्को और सेंट पीटर्सबर्ग ने भी अलग-अलग "आइसोटोपिक किस्मों" के सिक्के ढाले हैं। वजह एक ही है- धातु की कीमत में बढ़ोतरी. इस प्रकार, 1992 में 10- और 20-रूबल के सिक्के गैर-चुंबकीय तांबे-निकल मिश्र धातु से बनाए गए थे, और 1993 में - सस्ते स्टील से, और ये सिक्के एक चुंबक द्वारा आकर्षित होते हैं; द्वारा उपस्थितिवे व्यावहारिक रूप से समान हैं (वैसे, इन वर्षों के कुछ सिक्के "गलत" मिश्र धातु में ढाले गए थे; ऐसे सिक्के बहुत दुर्लभ हैं, और कुछ सोने से भी अधिक महंगे हैं!)। 1993 में, 50-रूबल के सिक्के भी तांबे के मिश्र धातु से ढाले गए थे, और उसी वर्ष (हाइपरइन्फ्लेशन!) - पीतल के साथ लेपित स्टील से। सच है, हमारे सिक्कों की "समस्थानिक किस्मों" का द्रव्यमान अमेरिकी सिक्कों जितना भिन्न नहीं है। हालाँकि, सिक्कों के ढेर को सटीक रूप से तौलने से यह गणना करना संभव हो जाता है कि उनमें प्रत्येक प्रकार के कितने सिक्के हैं - वजन के आधार पर, या सिक्कों की संख्या के आधार पर, यदि कुल संख्या की गणना की जाती है।

इल्या लीनसन

लेख की सामग्री

परमाणु भार।इस मात्रा की अवधारणा में परमाणुओं की अवधारणा में परिवर्तन के अनुसार दीर्घकालिक परिवर्तन हुए हैं। डाल्टन के सिद्धांत (1803) के अनुसार, एक ही रासायनिक तत्व के सभी परमाणु समान होते हैं और उसके परमाणु द्रव्यमान की संख्या होती है अनुपात के बराबरउनके द्रव्यमान को एक निश्चित मानक तत्व के परमाणु के द्रव्यमान से। हालाँकि, लगभग 1920 तक यह स्पष्ट हो गया कि प्रकृति में पाए जाने वाले तत्व दो प्रकार के होते हैं: कुछ वास्तव में समान परमाणुओं द्वारा दर्शाए जाते हैं, जबकि अन्य में समान परमाणु चार्ज वाले लेकिन अलग-अलग द्रव्यमान वाले परमाणु होते हैं; इस प्रकार के परमाणुओं को आइसोटोप कहा जाता था। इस प्रकार डाल्टन की परिभाषा केवल प्रथम प्रकार के तत्वों के लिए मान्य है। कई समस्थानिकों द्वारा दर्शाए गए किसी तत्व का परमाणु द्रव्यमान उसके सभी समस्थानिकों की द्रव्यमान संख्या का औसत होता है को PERCENTAGE, प्रकृति में उनकी व्यापकता के अनुरूप।

19 वीं सदी में परमाणु द्रव्यमान निर्धारित करते समय रसायनज्ञों ने मानक के रूप में हाइड्रोजन या ऑक्सीजन का उपयोग किया। 1904 में, प्राकृतिक ऑक्सीजन के एक परमाणु के औसत द्रव्यमान का 1/16 भाग (ऑक्सीजन इकाई) को मानक के रूप में अपनाया गया और संबंधित पैमाने को रासायनिक कहा गया। परमाणु द्रव्यमान का द्रव्यमान स्पेक्ट्रोग्राफिक निर्धारण 16 O आइसोटोप के द्रव्यमान के 1/16 के आधार पर किया गया था, और संबंधित पैमाने को भौतिक कहा गया था। 1920 के दशक में, यह पता चला कि प्राकृतिक ऑक्सीजन में तीन आइसोटोप का मिश्रण होता है: 16 O, 17 O और 18 O. इससे दो समस्याएं पैदा हुईं। सबसे पहले, यह पता चला है कि प्राकृतिक ऑक्सीजन आइसोटोप की सापेक्ष प्रचुरता थोड़ी भिन्न होती है, जिसका अर्थ है कि रासायनिक पैमाना एक ऐसे मूल्य पर आधारित है जो पूर्ण स्थिरांक नहीं है। दूसरे, भौतिक विज्ञानी और रसायनज्ञ ऐसा करने में सक्षम थे विभिन्न अर्थइस तरह के व्युत्पन्न स्थिरांक जैसे कि दाढ़ की मात्रा, अवोगाद्रो की संख्या, आदि। समस्या का समाधान 1961 में पाया गया था, जब कार्बन आइसोटोप 12 सी (कार्बन इकाई) के द्रव्यमान का 1/12 भाग परमाणु द्रव्यमान इकाई (एएमयू) के रूप में लिया गया था। (1 एएमयू, या 1डी (डाल्टन), एसआई द्रव्यमान इकाइयों में 1.66057Х10 -27 किग्रा है।) प्राकृतिक कार्बन में भी दो समस्थानिक होते हैं: 12 सी - 99% और 13 सी - 1%, लेकिन परमाणु द्रव्यमान के नए मूल्य तत्वों की संख्या केवल उनमें से पहले से जुड़ी है। परिणामस्वरूप, सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान की एक सार्वभौमिक तालिका प्राप्त हुई। 12 सी आइसोटोप भौतिक माप के लिए भी सुविधाजनक साबित हुआ।

निर्धारण के तरीके

परमाणु द्रव्यमान या तो भौतिक रूप से या निर्धारित किया जा सकता है रासायनिक तरीके. रासायनिक विधियाँ इस मायने में भिन्न होती हैं कि एक चरण में उनमें स्वयं परमाणु नहीं, बल्कि उनके संयोजन शामिल होते हैं।

रासायनिक विधियाँ.

परमाणु सिद्धांत के अनुसार, यौगिकों में तत्वों के परमाणुओं की संख्या एक दूसरे से छोटे पूर्णांकों के रूप में संबंधित होती है (बहु अनुपात का नियम, जिसकी खोज डाल्टन ने की थी)। इसलिए, ज्ञात संरचना के एक यौगिक के लिए, अन्य सभी तत्वों के द्रव्यमान को जानकर, किसी एक तत्व का द्रव्यमान निर्धारित करना संभव है। कुछ मामलों में, किसी यौगिक का द्रव्यमान सीधे मापा जा सकता है, लेकिन यह आमतौर पर पाया जाता है अप्रत्यक्ष तरीके. आइए इन दोनों दृष्टिकोणों को देखें।

अल का परमाणु द्रव्यमान हाल ही में निम्नानुसार निर्धारित किया गया था। अल की ज्ञात मात्रा को नाइट्रेट, सल्फेट या हाइड्रॉक्साइड में परिवर्तित किया गया और फिर एल्यूमीनियम ऑक्साइड (अल 2 ओ 3) में कैलक्लाइंड किया गया, जिसकी मात्रा सटीक रूप से निर्धारित की गई थी। दो ज्ञात द्रव्यमानों और एल्यूमीनियम और ऑक्सीजन के परमाणु द्रव्यमानों के बीच संबंध से (15.9)

अल का परमाणु द्रव्यमान ज्ञात किया। हालाँकि, ऑक्सीजन के परमाणु द्रव्यमान के साथ सीधी तुलना करके, केवल कुछ तत्वों के परमाणु द्रव्यमान निर्धारित किए जा सकते हैं। अधिकांश तत्वों के लिए, उन्हें क्लोराइड और ब्रोमाइड का विश्लेषण करके अप्रत्यक्ष रूप से निर्धारित किया गया था। सबसे पहले, कई तत्वों के लिए इन यौगिकों को शुद्ध रूप में प्राप्त किया जा सकता है, और दूसरी बात, उनके सटीक मात्रात्मक निर्धारण के लिए, रसायनज्ञों के पास चांदी के द्रव्यमान के साथ उनके द्रव्यमान की तुलना के आधार पर एक संवेदनशील विश्लेषणात्मक विधि है। ऐसा करने के लिए, विश्लेषण किए गए यौगिकों के द्रव्यमान और उनके साथ बातचीत करने के लिए आवश्यक चांदी के द्रव्यमान का सटीक निर्धारण करें। परमाणु भार वांछित तत्वचांदी के परमाणु द्रव्यमान के आधार पर गणना की जाती है - ऐसी परिभाषाओं में संदर्भ मूल्य। कार्बन इकाइयों में चांदी का परमाणु द्रव्यमान (107.870) एक अप्रत्यक्ष रासायनिक विधि द्वारा निर्धारित किया गया था।

भौतिक तरीके.

20वीं सदी के मध्य में. परमाणु द्रव्यमान ज्ञात करने की केवल एक ही भौतिक विधि थी, आज चार का सर्वाधिक व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

गैस घनत्व.

पहली भौतिक विधि गैस के घनत्व को निर्धारित करने और इस तथ्य पर आधारित थी कि, एवोगैड्रो के नियम के अनुसार, समान तापमान और दबाव पर गैसों की समान मात्रा में अणुओं की समान संख्या होती है। इसलिए, यदि शुद्ध CO 2 की एक निश्चित मात्रा का द्रव्यमान समान परिस्थितियों में ऑक्सीजन की समान मात्रा से 1.3753 अधिक है, तो CO 2 अणु ऑक्सीजन अणु से 1.3753 गुना भारी होना चाहिए (O 2 का आणविक द्रव्यमान = 31.998), अर्थात। रासायनिक पैमाने पर CO2 अणु का द्रव्यमान 44.008 है। यदि हम इस मान से 31.998 के बराबर दो ऑक्सीजन परमाणुओं के द्रव्यमान को घटा दें, तो हमें कार्बन का परमाणु द्रव्यमान - 12.01 प्राप्त होता है। अधिक सटीक मान प्राप्त करने के लिए, कई सुधार करना आवश्यक है, जो इस विधि को जटिल बनाता है। फिर भी, इसकी सहायता से कुछ अत्यंत मूल्यवान डेटा प्राप्त किये गये। इस प्रकार, उत्कृष्ट गैसों (He, Ne, Ar, Kr, Xe) की खोज के बाद, घनत्व माप पर आधारित विधि उनके परमाणु द्रव्यमान निर्धारित करने के लिए एकमात्र उपयुक्त साबित हुई।

मास स्पेक्ट्रोस्कोपी.

प्रथम विश्व युद्ध के तुरंत बाद, एफ. एस्टन ने पहला मास स्पेक्ट्रोस्कोप बनाया सटीक परिभाषाविभिन्न समस्थानिकों की द्रव्यमान संख्या और इस प्रकार खोज की गई नया युगपरमाणु द्रव्यमान निर्धारण के इतिहास में। आज मास स्पेक्ट्रोस्कोप के दो मुख्य प्रकार हैं: मास स्पेक्ट्रोमीटर और मास स्पेक्ट्रोग्राफ (बाद वाला, उदाहरण के लिए, एस्टन उपकरण है)। एक मास स्पेक्ट्रोग्राफ को एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र में विद्युत आवेशित परमाणुओं या अणुओं के प्रवाह के व्यवहार का अध्ययन करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इस क्षेत्र में आवेशित कणों का विक्षेपण उनके द्रव्यमान और आवेश के अनुपात के समानुपाती होता है, और वे एक फोटोग्राफिक प्लेट पर रेखाओं के रूप में दर्ज होते हैं। किसी ज्ञात परमाणु द्रव्यमान वाले तत्व की रेखा की स्थिति के साथ कुछ कणों के अनुरूप रेखाओं की स्थिति की तुलना करके, पर्याप्त सटीकता के साथ वांछित तत्व के परमाणु द्रव्यमान को निर्धारित करना संभव है। विधि का एक अच्छा उदाहरण सीएच 4 (मीथेन) अणु के द्रव्यमान की तुलना ऑक्सीजन के सबसे हल्के आइसोटोप, 16 ओ की द्रव्यमान संख्या के साथ करना है। समान रूप से चार्ज किए गए मीथेन और 16 ओ आयनों को एक साथ मास स्पेक्ट्रोग्राफ कक्ष में प्रवेश कराया जाता है और उनके स्थिति को एक फोटोग्राफिक प्लेट पर दर्ज किया जाता है। उनकी रेखाओं की स्थिति में अंतर 0.036406 (भौतिक पैमाने पर) के द्रव्यमान अंतर से मेल खाता है। यह किसी भी रासायनिक विधि द्वारा प्रदान की जा सकने वाली सटीकता से काफी अधिक है।

यदि अध्ययनाधीन तत्व में आइसोटोप नहीं है, तो उसके परमाणु द्रव्यमान का निर्धारण करना मुश्किल नहीं है। अन्यथा, न केवल प्रत्येक आइसोटोप का द्रव्यमान, बल्कि मिश्रण में उनकी सापेक्ष बहुतायत भी निर्धारित करना आवश्यक है। यह मान पर्याप्त सटीकता के साथ निर्धारित नहीं किया जा सकता है, जो समस्थानिक तत्वों, विशेष रूप से भारी तत्वों के परमाणु द्रव्यमान को खोजने के लिए द्रव्यमान स्पेक्ट्रोग्राफिक विधि के उपयोग को सीमित करता है। हाल ही में, मास स्पेक्ट्रोमेट्री का उपयोग करके, चांदी के दो आइसोटोप, 107 एजी और 109 एजी की सापेक्ष प्रचुरता को उच्च सटीकता के साथ स्थापित करना संभव था। माप अमेरिकी राष्ट्रीय मानक ब्यूरो में किए गए। इन नए डेटा और चांदी के समस्थानिकों के द्रव्यमान के पहले के मापों का उपयोग करके, प्राकृतिक चांदी के परमाणु द्रव्यमान को स्पष्ट किया गया था। यह मान अब 107.8731 (रासायनिक पैमाने) माना जाता है।

परमाणु प्रतिक्रियाएँ.

कुछ तत्वों के परमाणु द्रव्यमान निर्धारित करने के लिए, हम आइंस्टीन द्वारा प्राप्त द्रव्यमान और ऊर्जा के बीच संबंध का उपयोग कर सकते हैं। आइए हम 15 एन आइसोटोप और साधारण हाइड्रोजन 1 एच के गठन के साथ तेज ड्यूटेरियम नाभिक द्वारा 14 एन नाभिक की बमबारी की प्रतिक्रिया पर विचार करें:

14 एन + 2 एच = 15 एन + 1 एच + क्यू

प्रतिक्रिया से ऊर्जा निकलती है क्यू= 8,615,000 eV, जो आइंस्टीन के समीकरण के अनुसार, 0.00948 amu के बराबर है। इसका मतलब यह है कि 14 N + 2 H का द्रव्यमान 15 N + 1 H के द्रव्यमान से 0.00948 amu अधिक है, और यदि हम प्रतिक्रिया में भाग लेने वाले किन्हीं तीन समस्थानिकों की द्रव्यमान संख्या जानते हैं, तो हम चौथे का द्रव्यमान ज्ञात कर सकते हैं। यह विधि आपको द्रव्यमान स्पेक्ट्रोग्राफी की तुलना में अधिक सटीकता के साथ दो आइसोटोप की द्रव्यमान संख्या में अंतर निर्धारित करने की अनुमति देती है।

रेडियोग्राफी।

इस भौतिक विधि का उपयोग उन पदार्थों के परमाणु द्रव्यमान को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है जो सामान्य तापमान पर एक नियमित क्रिस्टल जाली बनाते हैं। यह विधि परमाणु (या आणविक) द्रव्यमान के बीच संबंध पर आधारित है क्रिस्टलीय पदार्थ, इसका घनत्व, एवोगैड्रो की संख्या और एक निश्चित गुणांक, जो परमाणुओं के बीच की दूरी से निर्धारित होता है क्रिस्टल लैटिस. दो मात्राओं का सटीक माप करना आवश्यक है: रेडियोग्राफ़िक विधियों का उपयोग करके जाली स्थिरांक और पाइकनोमेट्री का उपयोग करके घनत्व। विधि का अनुप्रयोग शुद्ध पूर्ण क्रिस्टल (किसी भी प्रकार की रिक्तियों और दोषों के बिना) प्राप्त करने की कठिनाइयों से सीमित है।

परमाणु द्रव्यमान का स्पष्टीकरण.

परमाणु द्रव्यमान के सभी माप जो 20 साल से भी पहले किए गए थे, रासायनिक तरीकों या गैसों के घनत्व को निर्धारित करने के आधार पर एक विधि का उपयोग करके किए गए थे। हाल ही में, मास स्पेक्ट्रोमेट्रिक और आइसोटोप विधियों द्वारा प्राप्त डेटा इतनी उच्च सटीकता के साथ मेल खाता है कि अंतर्राष्ट्रीय परमाणु द्रव्यमान आयोग ने 36 तत्वों के परमाणु द्रव्यमान को सही करने का निर्णय लिया, जिनमें से 18 में आइसोटोप नहीं हैं।
यह सभी देखें

परमाणुओं के मूलभूत गुणों में से एक उनका द्रव्यमान है। किसी परमाणु का निरपेक्ष (सच्चा) द्रव्यमान– मूल्य अत्यंत छोटा है. परमाणुओं को तराजू पर तौलना असंभव है क्योंकि ऐसे सटीक पैमाने मौजूद नहीं हैं। गणनाओं का उपयोग करके उनका द्रव्यमान निर्धारित किया गया था।

उदाहरण के लिए, एक हाइड्रोजन परमाणु का द्रव्यमान 0.000 000 000 000 000 000 000 001 663 ग्राम है!सबसे भारी परमाणुओं में से एक, यूरेनियम परमाणु का द्रव्यमान लगभग 0.000 000 000 000 000 000 000 4 ग्राम है।

यूरेनियम परमाणु का सटीक द्रव्यमान 3.952 ∙ 10−22 ग्राम है, और हाइड्रोजन परमाणु, जो सभी परमाणुओं में सबसे हल्का है, 1.673 ∙ 10−24 ग्राम है।

छोटी संख्याओं के साथ गणना करना असुविधाजनक है। इसलिए, परमाणुओं के पूर्ण द्रव्यमान के बजाय, उनके सापेक्ष द्रव्यमान का उपयोग किया जाता है।

सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान

किसी भी परमाणु के द्रव्यमान का अंदाजा दूसरे परमाणु के द्रव्यमान से तुलना करके लगाया जा सकता है (उनके द्रव्यमान का अनुपात ज्ञात करें)। तत्वों के सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान के निर्धारण के बाद से, विभिन्न परमाणुओं का उपयोग तुलना के रूप में किया जाने लगा है। एक समय में, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन परमाणु तुलना के लिए अद्वितीय मानक थे।

सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान का एकीकृत पैमाना और नई इकाईपरमाणु द्रव्यमान, स्वीकृत भौतिकविदों की अंतर्राष्ट्रीय कांग्रेस (1960) और अंतर्राष्ट्रीय रसायनज्ञ कांग्रेस (1961) द्वारा एकीकृत।

आज तक, तुलना का मानक यही है कार्बन परमाणु के द्रव्यमान का 1/12. यह मानपरमाणु द्रव्यमान इकाई कहा जाता है, संक्षिप्त रूप में ए.यू.एम.

परमाणु द्रव्यमान इकाई (एएमयू) - कार्बन परमाणु का 1/12 द्रव्यमान

आइए तुलना करें कि हाइड्रोजन और यूरेनियम परमाणु का पूर्ण द्रव्यमान कितने गुना भिन्न है 1 एएमयू, ऐसा करने के लिए हम इन संख्याओं को एक दूसरे से विभाजित करते हैं:

गणना में प्राप्त मान तत्वों के सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान हैं - सापेक्ष कार्बन परमाणु का द्रव्यमान 1/12.

इस प्रकार, हाइड्रोजन का सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान लगभग 1 है, और यूरेनियम का सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान 238 है।कृपया ध्यान दें कि सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान में माप की इकाइयाँ नहीं होती हैं, क्योंकि विभाजित करते समय निरपेक्ष द्रव्यमान (ग्राम) की इकाइयाँ रद्द कर दी जाती हैं।

सभी तत्वों के सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान को डी.आई. द्वारा रासायनिक तत्वों की आवर्त सारणी में दर्शाया गया है। मेंडेलीव। सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान को इंगित करने के लिए प्रयुक्त प्रतीक है Аr (अक्षर r सापेक्ष शब्द का संक्षिप्त रूप है,जिसका अर्थ सापेक्ष है)।

कई गणनाओं में तत्वों के सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान का उपयोग किया जाता है।एक नियम के रूप में, आवर्त सारणी में दिए गए मान पूर्ण संख्याओं में पूर्णांकित होते हैं। ध्यान दें कि आवर्त सारणी में तत्वों को बढ़ते सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान के क्रम में व्यवस्थित किया गया है।

उदाहरण के लिए, आवर्त सारणी का उपयोग करके हम कई तत्वों के सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान निर्धारित करते हैं:

एआर(ओ) = 16; अर(ना) = 23; एआर(पी) = 31.
क्लोरीन का सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान आमतौर पर 35.5 लिखा जाता है!
एआर(सीएल) = 35.5

• सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान परमाणुओं के पूर्ण द्रव्यमान के समानुपाती होते हैं
• सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान निर्धारित करने का मानक कार्बन परमाणु के द्रव्यमान का 1/12 है
• 1 एमू = 1.662 ∙ 10−24 ग्राम
• सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान को Ar द्वारा निरूपित किया जाता है
• गणना के लिए, सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान के मान को क्लोरीन के अपवाद के साथ पूर्ण संख्याओं में पूर्णांकित किया जाता है, जिसके लिए Ar = 35.5
• सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान की माप की कोई इकाई नहीं होती

जन अंक. द्रव्यमान संख्या किसी परमाणु के नाभिक में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की कुल संख्या है। इसे प्रतीक ए द्वारा दर्शाया गया है।

जब किसी विशिष्ट परमाणु नाभिक के बारे में बात की जाती है, तो आमतौर पर न्यूक्लाइड शब्द का उपयोग किया जाता है, और परमाणु कण प्रोटॉन और न्यूट्रॉन को सामूहिक रूप से न्यूक्लियॉन कहा जाता है।

परमाणु संख्या।किसी तत्व का परमाणु क्रमांक उसके परमाणु के नाभिक में मौजूद प्रोटॉनों की संख्या है। इसे प्रतीक Z द्वारा दर्शाया जाता है। परमाणु संख्या द्रव्यमान संख्या से निम्नलिखित संबंध से संबंधित है:

जहाँ N एक परमाणु के नाभिक में न्यूट्रॉन की संख्या है।

प्रत्येक रासायनिक तत्व की विशेषता एक विशिष्ट परमाणु संख्या होती है। दूसरे शब्दों में, किन्हीं दो तत्वों का परमाणु क्रमांक समान नहीं हो सकता। परमाणु संख्या न केवल किसी दिए गए तत्व के परमाणुओं के नाभिक में प्रोटॉन की संख्या के बराबर होती है, बल्कि परमाणु के नाभिक के चारों ओर इलेक्ट्रॉनों की संख्या के बराबर भी होती है। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि परमाणु समग्र रूप से एक विद्युत रूप से तटस्थ कण है। इस प्रकार, किसी परमाणु के नाभिक में प्रोटॉन की संख्या नाभिक के चारों ओर इलेक्ट्रॉनों की संख्या के बराबर होती है। यह कथन आयनों पर लागू नहीं होता है, जो निस्संदेह आवेशित कण हैं।

तत्वों की परमाणु संख्या का पहला प्रायोगिक प्रमाण* 1913 में हेनरी मोसले द्वारा प्राप्त किया गया था, जो ऑक्सफोर्ड में काम करते थे। उन्होंने कैथोड किरणों से ठोस धातु के लक्ष्यों पर बमबारी की। (1909 में, बार्कला और कायी ने पहले ही दिखाया था कि किसी भी ठोस तत्व पर जब कैथोड किरणों की तेज किरण से बमबारी की जाती है, तो वह उस तत्व की विशेषता वाली एक्स-रे उत्सर्जित करता है।) मोसले ने फोटोग्राफिक रिकॉर्डिंग तकनीक का उपयोग करके विशेषता एक्स-रे का विश्लेषण किया। उन्होंने पता लगाया कि धातु के बढ़ते परमाणु भार (द्रव्यमान) के साथ विशिष्ट एक्स-रे विकिरण की तरंग दैर्ध्य बढ़ जाती है और यह दिखाया वर्गमूलइस एक्स-रे विकिरण की आवृत्ति सीधे किसी पूर्णांक के समानुपाती होती है, जिसे उन्होंने प्रतीक Z द्वारा निर्दिष्ट किया है।

मोसले ने पाया कि यह संख्या परमाणु द्रव्यमान के मान का लगभग आधा था। उन्होंने निष्कर्ष निकाला कि यह संख्या - किसी तत्व की परमाणु संख्या - उसके परमाणुओं का एक मौलिक गुण है। यह किसी दिए गए तत्व के परमाणु में प्रोटॉन की संख्या के बराबर निकला। इस प्रकार, मोसले ने विशिष्ट एक्स-रे विकिरण की आवृत्ति को उत्सर्जक तत्व की क्रम संख्या (मोसले का नियम) से जोड़ा। यह कानून था बडा महत्वरासायनिक तत्वों के आवर्त नियम का अनुमोदन करना और स्थापित करना भौतिक अर्थतत्वों की परमाणु संख्या.

मोसले के शोध ने उन्हें उन तीन तत्वों के अस्तित्व की भविष्यवाणी करने की अनुमति दी जो उस समय आवर्त सारणी से गायब थे, परमाणु संख्या 43, 61 और 75 के साथ। इन तत्वों को बाद में खोजा गया और उन्हें क्रमशः टेक्नेटियम, प्रोमेथियम और रेनियम नाम दिया गया।

न्यूक्लाइड प्रतीक. न्यूक्लाइड की द्रव्यमान संख्या को सुपरस्क्रिप्ट के रूप में और परमाणु संख्या को तत्व प्रतीक के बाईं ओर सबस्क्रिप्ट के रूप में इंगित करने की प्रथा है। उदाहरण के लिए, अंकन 1IC का अर्थ है कि इस कार्बन न्यूक्लाइड (अन्य सभी कार्बन न्यूक्लाइड की तरह) की परमाणु संख्या 6 है। इस विशेष न्यूक्लाइड की द्रव्यमान संख्या 12 है। एक अन्य कार्बन न्यूक्लाइड का प्रतीक 14C है क्योंकि सभी कार्बन न्यूक्लाइड की परमाणु संख्या 6 है, इसलिए निर्दिष्ट न्यूक्लाइड को अक्सर 14सी या कार्बन-14 की तरह ही लिखा जाता है।

आइसोटोप। आइसोटोप विभिन्न गुणों वाले एक तत्व की परमाणु किस्में हैं। उनके नाभिक में न्यूट्रॉन की संख्या भिन्न होती है। इस प्रकार, एक ही तत्व के समस्थानिकों की परमाणु संख्या समान होती है लेकिन द्रव्यमान संख्या भिन्न होती है। तालिका में तालिका 1.1 कार्बन के तीन समस्थानिकों में से प्रत्येक के परमाणुओं के नाभिक में द्रव्यमान संख्या ए, परमाणु संख्या जेड और न्यूट्रॉन एन की संख्या का मान दर्शाती है।

तालिका 1.1. कार्बन आइसोटोप

तत्वों की समस्थानिक सामग्री. अधिकांश मामलों में, प्रत्येक तत्व विभिन्न समस्थानिकों का मिश्रण होता है। ऐसे मिश्रण में प्रत्येक आइसोटोप की सामग्री को आइसोटोपिक प्रचुरता कहा जाता है। उदाहरण के लिए, सिलिकॉन प्रकृति में पाए जाने वाले यौगिकों में 92.28% 28Si, 4.67% 29Si, और 3.05% 30Si की प्राकृतिक समस्थानिक प्रचुरता के साथ पाया जाता है। कृपया ध्यान दें कि तत्व की कुल समस्थानिक प्रचुरता बिल्कुल 100% होनी चाहिए। इनमें से प्रत्येक समस्थानिक की सापेक्ष समस्थानिक सामग्री क्रमशः 0.9228, 0.0467 और 0.0305 है। इन संख्याओं का योग बिल्कुल 1.0000 है।

परमाणु द्रव्यमान इकाई (ए.एम.यू.)।वर्तमान में, न्यूक्लाइड X|C के द्रव्यमान को परमाणु द्रव्यमान इकाई के निर्धारण के लिए मानक के रूप में स्वीकार किया जाता है। इस न्यूक्लाइड का द्रव्यमान 12.0000 एएमयू निर्धारित किया गया है। इस प्रकार, एक परमाणु द्रव्यमान इकाई उस न्यूक्लाइड के द्रव्यमान के बारहवें हिस्से के बराबर होती है। सही मतलबपरमाणु द्रव्यमान इकाई 1.661 यू-27 किग्रा है। जो तीन मूलभूत कण हैं अवयवपरमाणु में निम्नलिखित द्रव्यमान होते हैं:

प्रोटॉन द्रव्यमान = 1.007277 एमू न्यूट्रॉन द्रव्यमान = 1.008 665 एएमयू इलेक्ट्रॉन द्रव्यमान = 0.000 548 6 ए। खाओ।

इन मानों का उपयोग करके, आप प्रत्येक विशिष्ट न्यूक्लाइड के समस्थानिक द्रव्यमान की गणना कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, न्यूक्लाइड 3JCl का समस्थानिक द्रव्यमान 17 प्रोटॉन, 18 न्यूट्रॉन और 17 इलेक्ट्रॉनों के द्रव्यमान का योग है:

17(1.007277 एएमयू) + 18(1.008665 एएमयू) + + 17 (0.0005486 एएमयू) = 35.289005 एएमयू। खाओ।

हालाँकि, सटीक प्रायोगिक डेटा से संकेत मिलता है कि 37C1 के आइसोटोप द्रव्यमान का मान 34.968 85 a है। एएमयू। गणना और प्रयोगात्मक रूप से पाए गए मूल्यों के बीच विसंगति 0.32016 एएमयू है। इसे द्रव्यमान दोष कहा जाता है; सामूहिक दोष का कारण धारा में बताया गया है। 1.3.