موسوعة الكيمياء : الوزن الذرى أو الكتلة الذرية

الوزن الذرى أو الكتلة الذرية

الكتلة الذرية من خصائص كلّ نظير لعنصر كيميائي (و تسمى أيضاً الكتلة الذرية النسبية أو الوزن الذري) وهي كتلة ذرة واحدة للنظير معبر عنه بوحدة (وحدة كتل ذرية و.ك.ذ. التي تعادل 1 غرام \ مول) فمثلا الكربون-12 له كتلة ذرية تساوى 12. ولا يوجد أى نظير له كتلة على هيئة عدد صحيح نظرا لتأثير طاقة الترابط.

الكتلة الذرية لنظير تقريبا ما تكون رقم صحيح، ففى معظم الحالات يكون الرقم الأول بعد العلامة العشرية صفر أو 9. ويسمى هذا الرقم عدد الكتلة، وهو مجموع عدد البروتونات والنيوترونات في نواة الذرة.

والانحرافات التي توجد بين الكتلة الذرية وعدد الكتلة هي كالتالى : يبدأ الانحراف موجب في الهيدروجين-1، ويصبح سالب عند الوصول إلى الحديد-56، ويزيد مرة أخرى ليكون موجب في النظائر الأثقل، بزيادة العدد الذري. وهذا يتطابق مع الآتى : لانشطار النووى للعناصر الأثقل من الحديد ينتج طاقة، وانشطار أى عنصر أخف من الحديد يحتاج طاقة. والعكس صحيح في تفاعلات الانصهار النووى - الانصهار في العناصر الاخف من الحديد ينتج طاقة، والانصهار في العناصر الأثقل من الحديد يتطلب طاقة.

عند الرجوع لأى عنصر كيميائي معين الكتلة الذرية (والتي يطلق عليها أيضا الكتلة الذرية النسبية، متوسط الكتلة الذرية أو الوزن الذري) وكما موضح بالجدول الدوري فإن الكتلة الذرية الموجودة به هي متوسط الكتلة الذرية لكل النظائر الثابتى للعنصر. وهذا المتوسط تم قياسه بتواجد نظائر العنصر في الطبيعة. وهذه الكتلة الذرية تستخدم في الدراسات الكيميائية الكمية.وغالبا ما يستخدم هذا للتعبير عن الكتلة بالجرامات لمول واحد من العنصر من ذرات العنصر، وغالبا ما يرجع إليها على أنها جرام الكتلة الذري أو الكتلة المولارية.

المصطلح وزن ذري تم استبداله بالكتلة الذرية النسبية في معظم الاستخدامات الحالية. المصطلح الوزن الذري القياسي(يستخدمه IUPAC حاليا) ويرجع لمتوسط الكتلة الذرية النسبية للعنصر.

ويوجد تعريف اخر يطبق على الجزيئات ويسمى الكتلة الجزيئية. ويمكن حساب الكتلة الجزيئية لمركب عن طريق جمع الكتل الذرية للذرات المكونة له مضروبا في نسبة الالعناصر الموجودة في المعادلة الكيميائية. كما يمكن أيضا حساب كتلة المعادلة للمركبات التي لا تكون جزيئات.

يوجد مقارنة مباشرة وقياسات لكتل الذرات والجزيئات مع طيف الكتلة.

يحتوى مول واحد من المادة على الكتلة الذرية أو الجزيئية للمادة معبرا عنها بالجرامات. فمثلا الكتلة الذرية للحديد 55.847، وعلى هذا فإن مول واحد من الحديد له كتلة 55.847 جرام.

تاريخ الكتلة الذرية

قبل الستينات كان يتم التعبير عن نظير الأكسجين-16 على أن له وزن ذري 16، مع العلم بأنه يوجد نسب لكل من أكسجين-17 وأكسجين-18 في الأكسجين العادى، والذي تم استخدامه أيضا لحساب الكتلة الذرية مما أدى لوجود جدولين مختلفين للكتلة الذرية.

ولاحقا استخدم الكيميائين والفيزيائين جدولين مختلفين للكتلة الذرية. استخدم الكيميائين الجدول المبنى على أساس الخليط المكون لنظائر الأكسجين، بينما استخدم الفيزيائيين استخدموا الأكسجين -16. وقد تم توحيد القياس بعد ذلك بناءا على الكربون-12 12C، والذي قابل احتياجات الفيزيائيين على أساس أنه مبنى على نظير واحد نقى، كما أنه كان قريب أيضا من حسابات الكيميائيين