ويتم استخدام مجال كهربي لتعجيل هذه الأيونات الموجبة. وبعدها تنحرف الأيونات عن طريق مجال مغناطيسي. وكنتيجة لذلك تنحرف النظائر الخفيفة بدرجة أكبر من النظائر الثقيلة. وهذا ينتج عنه طيف كتلة. وهذا الطيف يوضح نقطتين: نسبة كتل النظائر في العينة. تواجد النظائر. تاريخ وحدة الكتل الذرية كان الكيميائي جون دالتون أول من اقترح كتلة ذرة هيدروجين كوحدة للكتل الذرية. وقام فرانسيس أستون مخترع مطياف الكتلة، باستخدام 1\16 من كتلة الأكسجين-16 أيضا كوحدة كتل ذرية. وقبل 1961, كانت وحدة الكتل الذرية الفيزيائية فهم على أنها 1\16 من كتلة ذرة الأكسجين-16, بينما وحدة الكتل الذرية الكيميائية على أنها 1\16 من متوسط كتلة ذرة الأكسجين (على أساس حساب نسبة تواجد النظائر المتنوعة للأكسجين). وكلا الوحدتين تختلف اختلاف قليل للغاية عن الوحدة المستخدمة حاليا، والتي تم اقتراحها بواسطة الإتحاد الدولي للفيزياء البحتة والتطبيقية في عام 1960 والإتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية في عام 1961. اقرأ أيضا مطياف الكتلة طومسون عدد ذري عدد أفوجادرو ^ what is a "dalton"? () ^ Fundamental Physical Constants from NIST نسخة محفوظة 09 أكتوبر 2013 على مسقط واي باك مشين.
رمز وحدة الكتلة الذرية وتسميتها: يرمز إلى وحدة الكتلة الذرية بالرمز u أو تعرف أيضًا باسم دالتون ويرمز لها Da، ويعود هذا الاسم نسبةً إلى العالم المعروف "جون دالتون" الذي اقترح الهيدروجين ككتلة ذرة لقياس وحدة الكتل. وبالعودة إلى الكيمياء الحيوية وبالحديث عن البروتونات فأن رمز دالتون da، ولأن البروتونات جزيئات كبيرة فهي تُعرف بالكيلو دالتون ويرمز لها KDa وبذلك فإن كل كيلو دالتون يساوي 1000 دالتون. ذرة الهيدروجين: من المعروف أنّ كتلة ذرة الهيدروجين تساوي 1 وحدة من الكتل الذرية وبهذا السياق فان الذرة أي الجزيء الذي يكون له "1" من النيترونات والبروتونات حتمًا يكون له "1" من وحدات الكتلة الذرية؛ ويعود هذا السبب إلى ذرة الكربون والتي يوجد فيها 6 نيوترونات و6 إلكترونات و6 بروتونات، ويكون كل من البروتون والنيترون لهما الكتلة نفسها. بينما تعتبر كتلة الإلكترون كتلة مهملة وذلك لأن كتلة الطاقة المتعلقة بالترابط لنويات الذرة لا تعتبر جزء لا يتجزأ من المجموع الكامل لكتلة الذرة. ولم يتوحد مقياس للكتلة الذرية إلا في ستينات القرن الماضي حيث كان الخبراء يعتمدون على مقياسين أساسيين حتى العام 1960، أما الكيمياء التطبيقية فقد اعتمدت هذا المقياس بعد عامٍ من اعتماد اتحاد الفيزياء الدولي على مقياسٍ موحد.
تبلغ كتلة 1 مول من الكربون 0. 012 كغم وعدد أفوجادرويساوي 6. 022 141 29 × 10 23 ذرة في المول. ، إذن: وزن ذرة كربون واحدة فقط = 0. 012 كيلوجرام / 6. 022 141 29 × 10 23 وبما ان وحدة الكتلة الذرية الواحدة = 12\1 * وزن ذرة كربون واحدة اذن وحدة الكتلة الذرية الواحدة = 0. 012 / 6. 022 141 29 × 10 23 * 12 = 1. 660 538 921 × 10 −27 كيلوجرام لا بد من تعيين كتلة المواد بواسطة مطياف الكتلة عمليا. ذلك لأن جميع عنصر يوجد في الطبيعة في صورة عدد من النظائر يختلف فيها عدد النيوترونات الموجودة في نواة النظير، ولا تختلف فيها عدد البروتونات. ونتائج تعيين كتلة مركب كيميائي بمطياف الكتلة تكون بوحدة "دالتون" ، والتي هي قريبة من وحدة الكتل الذرية. فمثلا، الكتلة الجزيئية للماء تساوى 18. 01508 وحدة كتل ذرية، وهذا يعنى حتى مول واحد من الماء له كتلة 18. 01508 جرام. أوبالعكس, 1 جرام من الماء يحتوى على N A \ 18. 01508 (تقريبا) من الجزيئات، أي 3. 3428 × 10 22 جزيء. قياس الكتل الذرية النسبية يتم قياس الكتلة الذرية النسبية بواسطة مطياف الكتلة. بعد وضع عينة العنصر في مطياف الكتلة يتم قذفها بالإلكترونات التي تحول الذرة إلى أيون موجب.
متوسط الكتلة الذرية ليس قياسًا مباشرًا لذرة واحدة، وإنما هو متوسط الكتلة لكل ذرة في عينة مأخوذة من عنصر معين. إذا كان بإمكانك قياس كتلة بلايين الذرات المنفردة، يمكنك حساب هذه القيمة بنفس الطريقة المتبعة لحساب أي متوسط. لحسن الحظ، يوجد طريقة عملية أكثر تعتمد على المعلومات المسجلة عن ندرة النظائر المختلفة. 1 افهم النظائر والكتل الذرية. يمكن أن توجد معظم العناصر بصور متعددة في الطبيعة (ما يسمى بالنظائر). العدد الكتلي لكل من النظائر هو مجموع أعداد البروتونات والنيوترونات في النواة، حيث يزن كل بروتون ونيوترون وحدة كتل ذرية واحدة (amu). [١] الفرق الوحيد بين نظيرين لنفس العنصر هو عدد النيوترونات في الذرة والذي يؤثر على كتلتها [٢] لكن عدد البروتونات في العنصر ثابتٌ دومًا. يأخذ متوسط الكتلة الذرية للعنصر اختلاف عدد النيوترونات في الحسبان ويعطيك متوسط كتلة الذرة في عينة من ذلك العنصر. يوجد مثلًا نظيران لعنصر الفضة (Ag) في الطبيعة وهما Ag-107 وAg-109 أو ( 107 Ag and 109 Ag). [٣] تسمى النظائر حسب "العدد الكتلي" أو مجموع البروتونات والنيوترونات في الذرة الواحدة. [٤] ما يعني أن Ag-109 يحتوي على نيوترونين إضافيين في الذرة مقارنة بالعنصر Ag-107 ما يجعل كتلته أكبر قليلًا.
ويعرف متوسط الكتلة النظيرية بأكملها بالوزن الذري. ولذلك، فإن كتلة نظير معين هو الكتلة الذرية في الذرة، التي لديها نظائر عديدة. وحدة الكتلة الذرية جماهير الذرات صغيرة للغاية، لذلك لا يمكننا التعبير عنها في وحدات الكتلة العادية مثل غرام أو كيلوغرام. لهذا الغرض، ونحن نستخدم وحدة أخرى تسمى وحدة الكتلة الذرية (أمو) لقياس الكتلة الذرية. 1 وحدة كتلة ذرية واحدة من اثني عشر من كتلة النظير C-12، وهو 1. 66 X 10 -27 كغ. عندما تنقسم كتلة ذرة على واحد عشر من كتلة النظير C-12، يتم الحصول على الكتلة النسبية لها. هذه القيمة هي عدد قليل، والتي هي سهلة الاستخدام في العمليات الحسابية ولأغراض أخرى. ومع ذلك، في الاستخدام العام، عندما نقول الكتلة الذرية النسبية من عنصر، ونحن نعني وزنها الذري (لأنه يحسب النظر في جميع النظائر). قبل استخدام الكربون -12 كمعيار لقياس وحدة الكتلة الذرية، تم استخدام عناصر أخرى. تم استخدام H-1 أولا. في وقت لاحق تم تغيير هذا من أجل الحد من الأخطاء، والعناصر مع الجماهير أعلى استخدمت. وكان المعيار التالي الأكسجين 16. في وقت لاحق، مع اكتشاف وجود نظائر الأكسجين وغيرها من المشاكل المتعلقة به، تم قياس وحدة الكتلة الذرية بالنسبة لنظير الكربون -12.
وحدة الكتل الذرية ليست من وحدات إس آي للكتلة، على الرغم من (باسمها ورمزها) مقبولة للاستخدام من SI. (شاهد وصلة وقع SI بالأسفل). وهذه الوحدة مناسبة نظرا لأن ذرة الهيدروجين تقريبا لها كتلة تساوى 1 وحدة كتل ذرية، وبصفة عامة فإن الذرة أو الجزيء الذي له «ن» من البروتونات والنيترونات يكون له «ن» من وحدات الكتل الذرية. (وسبب هذا أن ذرة الكربون بها 6 بروتونات، 6 نيوترونات، 6 إلكترونات، والبرتون والنيوترون تقريبا لهما نفس الكتلة، والإلكترون كتلته مهملة). وإن كان هذا التصورتقديري نظرا لأنه لا يأخذ في الاعتبار طاقة الترابط لنويات الذرات، وكتلة طاقة الترابط هذه ليست جزء ثابت من المجموع الكلي لكتلة الذرة. كما أن هناك سبب أخر لاستخدام وحدة الكتل الذرية وهو أنها سهلة الاستخدام في التجارب كما أنها دقيقة لمقارنة كتل الذرات والجزيئات (تحديد الكتل النسبية) أكثر منها في قياس الكتل المطلقة. ويتم مقارنة الكتل عن طريق مطياف الكتلة (شاهد بالأسفل). تعين وحدة الكتلة الذرية u كما ذكرنا اعلاه عن طريق تعيين كتلة 1 مول من كربون-12 ، فتكون وحدة الكتلة الذرية: حيث أن عدد أفوجادرو N A يعطي عدد الذرات في 1 مول من المادة.
وحدة الكُتل الذرية ( u), أو دالتون ( Da) هي وحدة صغيرة للكتلة تستخدم للتعبير عن الكتل الذرية والكتلة الجزيئية. وهي تساوي 1\12 من كتلة ذرة الكربون-12. وعلى هذا: وحدة الكتلة الذرية وحدة الكُتل الذرية (u)هي وحدة صغيرة للكتلة تستخدم للتعبير عن الكتل الذرية والكتلة الجزيئية. وعلى هذا: u = 1. 660 538 921 × 10 −27 kg ''' وبالعربية: 1 وحدة كتل ذرية = 1. 660 538 921 × 10 −27 كيلوجرام. سبب تسميتها سميت وحدة دالتون بهذا الاسم نسبة إلى العالم جون دالتون ، الذي اقترح كتلة ذرة هيدروجين كوحدة للكتل الذرية. مراجع كما حتى الرمز amu لا يزال يوجد حتى الآن، وخاصة في الأعمال القديمة. وغالبا ما تخط الكتل الذرية بدون وحدات على أنه يعهد ضمنيا حتى الوحدة المستخدمة هي وحدة الكتل الذرية u. في محاضرات الكيمياء الحيوية والأحياء الجزيئية (وخاصة عند التحدث عن البروتينات)، فإن المصطلح "دالتون" يستخدم، بالرمز "Da". ولأن البروتينات جزيئات كبيرة، فإنها توصف بالكيلودالتون، "kDa", وكون الكيلودالتون يساوى 1000 دالتون. وتستخدم وحدة الدالتون لتعيين الكتل الذرية ولا بد من تعيينها عمليا، ذلك لحدوث فرق سهل في حسابها النظري بسبب حتى الترابط بين البروتونات والنيوترونات في نواة الذرة، يستهلك جزءا من كتلتها.
الكتلة الذرية Atomic Mass عزيزي الطالب، عزيزتي الطالبة، لقد تعلمت مسبقاً أن الذرة صغيرة جداً لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة، أو بالمجاهر عالية التكبير، وبالتالي لا نستطيع أن نزن الذرة أو نتعامل معها مباشرة. فيديو YouTube لذلك لجأ العلماء إلى التعامل مع كميات قابلة للتداول من العناصر، كالغرام مثلاً. لحل هذه المشكلة اتفق العلماء على قياس الكتلة الذرية للعناصر نسبة الى الكتلة الذرية للكربون ، فقد اعتمد العلماء كتلة نظير الكربون 12 أساساً لقياس الكتل الذرية للعناصر الأخرى. واعتبرت كتلة نظير الكربون 12 وحدة الكتلة الذرية. الكتلة الذرية أو الوزن الذري Atomic Mass لعنصر ما هو مجموع كتل البروتونات والنيوترونات الموجودة في نواة تلك الذرة. وقد تحتوي ذرات العنصر الكيمائي نفسها على أعداد مختلفة من النيترونات, ويكون لها بالتالي كتل ذرية مختلفة. ويطلق على هذه الأنواع المختلفة من الذرات اسم النظائر فنظائر عنصر الكربون التي تحتوي على ستة بروتونات, تحتوي على 6 أو 7 أو 8 نيوترونات, وبالتالي تكون هناك ثلاث كتل ذرية لهذه النظائر الثلاثة وهي كربون-12 و13 و14. ويتواجد العنصر الكيمائي في الطبيعة كخليط من نظائره المختلفة, وبالتالي فإن الكتل الذرية لا يمكن أن تكون رقماً صحيحاً.
ومع ذلك ، في الاستخدام العام ، عندما نقول الكتلة الذرية النسبية لعنصر ما ، فإننا نعني وزنها الذري (لأننا نحسبها مع الأخذ في الاعتبار جميع النظائر). قبل استخدام الكربون -12 كمعيار لقياس وحدة الكتلة الذرية ، استخدم الناس عناصر أخرى. على سبيل المثال ، تم استخدام H-1 أولاً. في وقت لاحق ، قاموا بتغيير هذا لتقليل الأخطاء. بعد ذلك ، استخدموا عناصر ذات كتل أكبر. المعيار التالي كان الأكسجين -16. في وقت لاحق ، مع اكتشاف وجود نظائر الأكسجين والمشاكل الأخرى المتعلقة به ، تم قياس وحدة الكتلة الذرية بالنسبة لنظير الكربون 12. ما هي الكتلة الذرية؟ تحتوي الذرات بشكل أساسي على البروتونات والنيوترونات والإلكترونات. الكتلة الذرية هي ببساطة كتلة الذرة. بعبارة أخرى ، هو تجميع كتل كل النيوترونات والبروتونات والإلكترونات في ذرة واحدة ، على وجه التحديد ، عندما لا تتحرك الذرة (كتلة السكون). يجب أن نأخذ الكتلة الباقية لأنه وفقًا لأساسيات الفيزياء ، عندما تتحرك الذرات بسرعة عالية جدًا ، تزداد الكتلة. ومع ذلك ، فإن كتلة الإلكترونات صغيرة جدًا مقارنة بكتلة البروتونات والنيوترونات. لذلك ، يمكننا القول أن مساهمة الإلكترون في الكتلة الذرية أقل.