Massa atòmica
Desviació de dos isòtops de masses atòmiques diferents en un camp magnètic d'un espectròmetre de masses.
Model atòmic de Rutherford
La massa atòmica, simbolitzada ma, és la massa d'un àtom en el seu estat fonamental expressada habitualment, però no necessàriament, en unitats de massa atòmica.[1]
Els valors de les masses atòmiques són molt petits. Van de 1,007 825 032 u (1,673 534·10-27 kg) per a l'isòtop de l'hidrogen 1H, l'àtom més lleuger que es troba a l'univers, fins a 289,187 28 u (480,207·10-27 kg) per a l'àtom de flerovi 289Fl, l'àtom més pesat amb nom assignat per la IUPAC, obtingut de forma artificial i inestable.[2]
Les masses atòmiques actualment s'obtenen mitjançant espectrometria de massa que utilitza la desviació magnètica dels àtoms accelerats en un camp elèctric.
Massa atòmica i estructura nuclear
El 1909 el físic Ernest Rutherford realitzà un experiment, ara conegut com a experiment de Rutherford, per a comprovar el model atòmic de Thomson. Les dades obtingudes el dugueren a rebutjar el model de Thomson i a formular-ne un de nou (model de Rutherford) que permetia explicar les observacions que havia realitzat. Bàsicament el seu model diu que l'àtom té un nucli, molt petit, on es concentra pràcticament tota la massa atòmica i té tota la càrrega elèctrica positiva; al voltant d'ell es mouen els electrons, amb la càrrega negativa, a grans velocitats seguint òrbites circulars com ho fan els planetes del sistema solar al voltant del Sol.
Estudis posteriors permeteren descobrir que al nucli atòmic hi havia dos tipus de partícules, els protons amb càrrega positiva, i els neutrons, sense càrrega elèctrica, i amb masses semblants. Ambdós s'anomenen nucleons perquè estan situats al nucli. La massa d'un neutró en repòs (1,674 929·10-27 kg) és un poc superior a la massa del protó en repòs (1,672 623·10-27 kg). Els electrons tenen masses en repòs quasi dues mil vegades inferiors als nucleons (0,000 911·10-27 kg).[3]
La massa atòmica pot escriure's en funció del nombre de protons (Z o nombre atòmic) i de nucleons (A o nombre màssic):
ma=Z⋅mH+(A−Z)⋅mn−Ebc2{displaystyle m_{a}=Zcdot m_{H}+(A-Z)cdot m_{n}-{frac {E_{b}}{c^{2}}}}
on:
Z{displaystyle Z} és el nombre de protons de l'àtom i, també, el nombre d'electrons si l'àtoms és neutre.
mH{displaystyle m_{H}} és la massa de l'àtom d'hidrogen (1,673 534·10-27 kg). L'àtom més simple de tots els àtoms, constituït per un protó i un electró. En multiplicar-la per Z, el valor resultant és la massa que aporten tots els protons i electrons a la massa atòmica.
A−Z{displaystyle A-Z} és el nombre de neutrons (nucleons - protons).
mn{displaystyle m_{n}} és la massa del neutró, que multiplicada per A - Z dóna l'aportació dels neutrons a la massa atòmica.
Ebc2{displaystyle {frac {E_{b}}{c^{2}}}} és el defecte màssic. Representa la massa que es perd en formar-se un nucli atòmic a partir dels nucleons lliures. El terme Eb és l'anomenada energia de lligadura que és la que manté units els nucleons en el nucli. En dividir-se per c2, on c és la velocitat de la llum, permet expressar-la en termes de massa segons l'equació d'Einstein d'equivalència massa energia, Eb = m·c2.[3]
Referències
↑ McNaught, A.D.; Wilkinson, A. IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, the "Gold Book" (en anglès). 2a ed.. Oxford: Blackwell Scientific Publications, 1997. DOI 10.1351/goldbook.A00496. ISBN 0-9678550-9-8 [Consulta: 13 març 2020].
↑ National Institute of Standards and Technology. Masses atòmiques relatives i composició isotòpica per a tots els elements
↑ 3,03,1 Barret, J. Atomic Structure and Periodicity. Royal Society of Chemistry, 2002. ISBN 9780854046577.
Enllaços externs
- «Atomic Weights and Isotopic Compositions for All Elements» (en anglès). [Consulta: 22 març 2013]. «Taula amb els pesos atòmics dels elements químics»
- http://www.nndc.bnl.gov/masses/
