Πώς μετράτε τη μάζα του ατόμου;

Δεν μπορείτε να ζυγίζετε άμεσα ένα άτομο σε μια κλίμακα όπως θα κάνατε ένα μήλο. Τα άτομα είναι απίστευτα μικροσκοπικά και η μάζα τους μετράται χρησιμοποιώντας διαφορετική προσέγγιση:

φασματομετρία μάζας

Η φασματομετρία μάζας είναι η κύρια τεχνική που χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της μάζας των ατόμων και των μορίων. Δείτε πώς λειτουργεί:

1. ιονισμός: Το δείγμα που περιέχει τα άτομα είναι πρώτα ιονισμένο. Αυτό σημαίνει ότι τα ηλεκτρόνια απομακρύνονται από τα άτομα, δημιουργώντας θετικά φορτισμένα ιόντα.

2. Επιτάχυνση: Τα ιόντα στη συνέχεια επιταχύνονται από ένα ηλεκτρικό πεδίο.

3. Εκτροπή: Τα επιταχυνόμενα ιόντα περνούν από ένα μαγνητικό πεδίο. Η ποσότητα της παραμόρφωσης που βιώνουν εξαρτάται από την αναλογία μάζας προς φόρτιση (m/z). Τα ελαφρύτερα ιόντα εκτρέπονται πιο έντονα από τα βαρύτερα.

4. Ανίχνευση: Τα ιόντα ανιχνεύονται καθώς χτυπούν έναν ανιχνευτή. Ο ανιχνευτής μετρά την ένταση του σήματος ιόντων, το οποίο είναι άμεσα ανάλογη με την αφθονία κάθε ιόντος.

ερμηνεία: Αναλύοντας τα πρότυπα εκτροπής και την ένταση των σημάτων ιόντων, οι επιστήμονες μπορούν να καθορίσουν τη μάζα κάθε ιόντων και τη σχετική της αφθονία.

Μονάδες ατομικής μάζας (AMU)

Η μάζα των ατόμων μετράται σε μονάδες ατομικής μάζας (AMU). Ένα AMU ορίζεται ως 1/12 η μάζα ενός ατόμου άνθρακα-12.

ισότοπα και μέση ατομική μάζα

Τα άτομα του ίδιου στοιχείου μπορούν να έχουν διαφορετικούς αριθμούς νετρονίων, με αποτέλεσμα ισότοπα. Κάθε ισότοπος έχει ελαφρώς διαφορετική μάζα. Η μέση ατομική μάζα που παρατίθεται στον περιοδικό πίνακα είναι ο σταθμισμένος μέσος όρος των μαζών όλων των φυσικών ισοτόπων αυτού του στοιχείου.

Άλλες τεχνικές

Ενώ η φασματομετρία μάζας είναι η πιο κοινή μέθοδος, άλλες τεχνικές μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για τον προσδιορισμό της ατομικής μάζας, όπως:

* φασματοσκοπία ακτίνων Χ: Η ανάλυση των μηκών κύματος των ακτίνων Χ που εκπέμπονται ή απορροφάται από τα άτομα μπορεί να αποκαλύψει πληροφορίες σχετικά με την ηλεκτρονική δομή και τη μάζα τους.

* Πυρηνικός μαγνητικός συντονισμός (NMR): Το NMR είναι ευαίσθητο στον πυρήνα ενός ατόμου και μπορεί να παρέχει πληροφορίες σχετικά με τη μάζα και τη δομή του.

Συνολικά, η μέτρηση της μάζας των ατόμων απαιτεί εξελιγμένες τεχνικές όπως η φασματομετρία μάζας για να ξεπεραστούν οι περιορισμοί των παραδοσιακών μεθόδων ζύγισης.