Masa atomowa

Ile waży atom? Gdybyśmy mogli zważyć jeden atom wodoru na niesamowicie czułej wadze, jego waga wyniosłaby 1,7 septylionowej części jednego grama. Podczas gdy najcięższe atomy ważyłyby pół sekstylionowej części grama. Podawanie masy atomów w gramach jest zupełnie niepraktyczne. Musimy tu posłużyć się inną jednostką, taką, która może określić niewyobrażalnie małą masę.

Jedną z takich jednostek jest ujednolicona jednostka masy atomowej. Jej symbolem jest mała litera u. Atomy określane w jednostkach masy atomowej mogą ważyć pomiędzy jedną a trzystoma u. Na takich liczbach jest już trochę łatwiej pracować. W dosyć szybki sposób możemy dowiedzieć się ile 'u' waży mniej więcej dany atom.

Ten atom ma trzy protony, cztery neutrony i trzy elektrony. To atom litu-7. Liczba siedem wskazuje ile cząsteczek znajduje się w jądrze atomowym. Jest to liczba atomowa atomu. Masa każdej cząsteczki wyrażona w jednostkach masy atomowej wynosi prawie dokładnie jedną u.

Oznacza to, że jądro atomowe z trzema protonami i czterema neutronami waży około 7 u. A co z trzema elektronami? Elektrony są tak lekkie, że praktycznie nie mają wpływu na masę atomową. Każdy elektron waży tylko pół tysięcznej części jednej u. A więc masa atomowa całego litu-7 nadal wynosi około 7 u.

Aby określić przybliżoną masę jednego atomu w 'u', wystarczy znać liczbę cząsteczek w atomie. Te dwa pojęcia, liczba atomowa i masa atomowa, brzmią podobnie, ale oznaczają dwie różne rzeczy. Liczba atomowa to liczba cząsteczek w jądrze atomowym. Jest to zawsze liczba całkowita, ponieważ nie istnieją połówki protonów, ani ćwiartki neutronów. Masa atomowa pokazuje ile waży dany atom.

Masa atomowa prawie nigdy nie jest liczbą całkowitą, chyba że zaokrąglimy ją do najbliższej liczby całkowitej. Liczba atomowa atomu litu o siedmiu cząsteczkach wynosi dokładnie siedem, ale jego masa atomowa to 7,016 u. Oto inny atom tego samego pierwiastka, czyli litu. On także ma trzy protony, ale tylko trzy neutrony. Oznacza to, że jego liczba atomowa wynosi sześć, a masa atomowa wynosi około 6 u.

Lit-7 i lit-6 są jedynymi izotopami litu, które występują w przyrodzie. Prawie wszystkie atomy litu, a mianowicie 92% z nich, to ciężkie izotopy litu-7. Reszta to izotopy litu-6. To sprawia, że średnia masa atomów litu wynosi około 7 u. Możemy sprawdzić średnią masę atomową wszystkich pierwiastków w układzie okresowym pierwiastków.

Patrząc na lit w układzie okresowym pierwiastków widzimy, że jego masa atomowa wynosi 6,94 u. Żaden z atomów litu nie waży 6,94 u: jego masa może wynosić albo 7,016 u albo 6,015 u. W układzie okresowym widzimy średnią masy atomowej izotopów litu i wynosi ona 6,94 u. A więc ile waży jeden atom? Odpowiedź to: prawie tyle samo jednostek masy atomowej, co liczba atomowa atomu. Gdy pierwiastek ma więcej niż jeden izotop, posługujemy się średnią wszystkich jego izotopów.