Средна атомна маса

Нещото, което винаги съм смятал за невероятно в химията, е една цяла сфера от науката, която ние, хората, сме развили, за да разберем какво се случва в мащаб, който е почти невъзможно да си представим. По-точно сега ще говорим за атомния и дори субатомния мащаб. Гледайки тази скала ние ще можем да започнем да разбираме вселената, в която живеем, мащаба, в който живеем, дори ще можем да правим предсказания за това, което ще се случи, и да създаваме неща, които са полезни за хората. Ако ще работим с този малък мащаб, и след няколко секунди ще разберем колко малък е той, то ще трябва да имаме някои мерни единици. Това видео ще се фокусира върху масата. Как измерваме масата в такъв малък мащаб? За измерване на масата общността на химиците е използвала нещо, наречено единица за атомна маса. Ще го напиша тук: единица за атомна маса и е обозначена като AMU (в България се означава като 'u') В последно време по-модерната версия на това е абсолютна атомна маса, която се бележи с U. Как абсолютната атомна маса е свързана с нашите мерни единици за маса, които можем да използваме в по-голям мащаб като грамове или килограми? Абсолютната атомна маса е дефинирана като 1,660540 умножено по 10 на минус 27 степен килограми. Когато видиш нещо такова, може да реагираш по няколко начина. Първата ти реакция, която ще бъде съвсем нормална, е, че 10 на степен –27 е много малко число. За да го оцениш, можеш да го напишеш – това би било 0 цяло и после 26 нули след запетайката, а след това ще има 1660540. Това е изключително малко число, невъобразимо малко. Можем само да се опитаме да си го представим чрез неща като математиката. Друго нещо, което можеш да прецениш е, че това изглежда е доста странно число. 1,660540, защо са го определили по този начин? Отговорът на този въпрос е, че определено по този начин, то е много по-разбираемо, когато мислим за масата на атом или неговите съставни като протон или неутрон. Масата на протона е приблизително равна на почти 1 абсолютна атомна маса. Масата на един неутрон e почти 1 абсолютна атомна маса. Оказва се, че масата на протона е малко повече от 1, около 1,007 единици за атомна маса, но това е приблизително 1. И неутронът е малко по-голям дори от протона, около 1,008 атомни единици. Масата на електрона е много по-малка от масите, на което и да е от другите, около една двехилядна част от протона или неутрона. Можеш да си представиш един атом, който е изграден от протони и обикновено и неутрони, и електрони също, масата му приблизително ще бъде равна на сбора от масите на протоните и неутроните в ядрото. Ако знаеш броя на протоните и неутроните в ядрото, то ще имаш една много добра представа за неговата атомна маса. Можеш да видиш, че това е отбелязано в периодичната таблица на елементите, които показвам сега. Ще учим за периодичната таблица с много повече детайли в други видеа. Тук можеш да видиш някои интересни елементи. Първо имаш съкращението на името на дадения елемент. H представлява водород. Числото най-отгоре на периодичната таблица е атомният номер и показва колко протона се съдържат в ядрото му. Химичният елемент се определя от броя на протоните. Всеки атом, който има точно един протон в ядрото си, е водород по дефиниция. Всеки атом, който има точно 20 протона в ядрото си, е калций. Всеки атом, който има точно 36 протона в своето ядро, е криптон. Каква би била масата на един водороден атом? Спри видеото и помисли. Знаем, че всички атоми на водорода по дефиниция имат един протон, но се оказва, че има различни видове водород, които могат да имат различен брой неутрони. По-голямата част от водорода във вселената има 0 неутрона. Има видове, които съдържат един или два неутрона, но повечето, приблизително 99,98% от водорода има един протон, нула неутрони, и, ако e неутрален, водородът има един електрон. Когато говорим за различните видове на един елемент, има по-интересна дума за това – наричат ги изотопи. Различните изотопи, всички те имат еднакъв брой протони, защото представляват един и същи елемент, но имат различен брой неутрони. Ако това е най-често срещаната форма на водорода, то каква мислиш, че ще бъде масата му? Неговата маса ще бъде равна на сбора от масите на протона и електрона. Грубо казано, това ще е равно на масата на протона, защото масата на протона е много по-голяма от масата на електрона. Значи очакваме, че масата на водорода е приблизително 1 единица за атомна маса. Ако искаш прецизно да разгледаш масата на протон и електрон, когато ги събереш, ще получиш нещо, което е близо до 1,008. Виждаш това ето тук в периодичната таблица. Това число, въпреки че това число е доста близко до масата на водородния атом, който сега описах, е всъщност средната маса на на различните изотопи на водорода. Близо е до този вид, защото тази версия представлява най-голяма част от водорода, който виждаме около нас. Ако, например, имаш две версии на някой елемент, някакъв хипотетичен елемент, и нека кажем, че 80% от този елемент, който виждаме, е версия 1 и версия 1 има маса от 5 атомни единици, и тогава версия 2, това е остатъкът от 20% от това, което наблюдаваме като този елемент, тя има атомна маса от 6 атомни единици. Ще получиш приблизителната атомна маса от 5,2 атомни единици. По този начин се пресмятат числата тук. Те не са само масата на този елемент те са средната атомна маса на различните изотопи, на различните видове. Това число в периодичната таблица е познато като средна атомна маса. В по-стари учебници по химия, такъв беше случаят, когато и аз за пръв път учих химия, наричат това число атомно тегло и аз винаги съм се оплаквал за това, защото става въпрос за масата, а не за теглото. Ако не знаеш разликата, ще я научиш в някакъв момент в бъдещето, и наистина се говори за средна атомна маса. Сега ще ти дам малко повече детайли, които могат да ти бъдат полезни. Понякога ще чуваш нещо, наричано относителна атомна маса. Оказва се, че тази периодична таблица, тъй като не пише малко U след всяко от тези числа е от изключителна важност тези числа да са без мерна единица, така че да се говори за относителна атомна маса. Средно, например, масата на въглеродния атом е приблизително 12 пъти по-голяма от масата на водородния атом. Ако сложат мерни единици тук, тогава това наистина би било средната атомна маса. Но за нашите цели, докато навлизаме в химията можеш да гледаш тези числа и да си казваш, ако кислорода има относителна атомна маса 16, то тогава неговата средна атомна маса ще бъде 16 атомни единици. И както ще видим в бъдеще това разбиране за средна атомна маса ще се докаже като нещо много важно.