Atomik Kütle Birimi veya AMU nedir?

Birleşik atomik kütle birimi veya dalton (Da) olarak da adlandırılan atomik kütle birimi (amu), karbon 12 izotopunun bir atomunun kütlesi cinsinden atomların kütlesini ifade etmek için kullanılan çok küçük bir kütle birimidir. Başka bir atoma bağlı olmadığında karbon-12 atomunun kütlesinin on ikide biri olarak tanımlanır.

Atomik kütle biriminin tanımı, karbon-12 atomuna tam olarak 12 amu’luk bir kütle atar. Bu birim kullanılarak, diğer tüm atomların kütlesi, karbon-12 atomunun kütlesinin bir katı veya alt katı olarak ifade edilir. Bu nedenle, yaratıldığı sırada, atomik kütle birimi, o zamana kadar zaten öne sürülen diğerlerine benzer şekilde, atomik kütlenin başka bir göreli ölçeğiydi. Bununla birlikte, karbon atomunun gerçek kütlesi belirlendiğinde ve böylece atomik kütle biriminin mutlak değeri belirlenebildiğinde, amu, gram, pound ve ton gibi mutlak bir kütle ölçeği haline geldi.

Atomik kütle biriminin değeri

Atomik kütle birimi kavramı ve değeri, Avogadro’nun köstebek için önerdiği orijinal kavramla bağlantılıdır. Bir köstebeği, karbon-12 izotopunun %100 saf örneğinin tam olarak 12 gramındaki parçacık sayısı olarak tanımladı. O zamanlar bu sayı bilinmiyordu ama bugün öyle; değeri Avogadro sayısı olarak adlandırılır ve yaklaşık 6.022.10 ^23’tür (bu sayı için şu anda kabul edilen değer tam olarak mol başına 6.0221367.10 ²³ parçacıktır).

Avogadro sayısı belirlendikten sonra, tek bir karbon 12 atomunun kütlesi bilinebilir.Bu değeri 12’ye bölmek, atomik kütle biriminin değerini verir. İlişki çok basit:

Tanım gereği, bir mol karbon-12 atomu tam olarak 12 gram ağırlığındaysa ve 1 mol içinde 6,0221367.10 ²³ atom olduğunu biliyorsak , o zaman her bir karbon-12 atomunun ağırlığı:

Şimdi, atomik kütle biriminin tanımını kullanarak şunu elde ederiz:

^{Bu nedenle, atomik kütle birimi 1,660540,10 -27} kg değerine sahiptir.

Uma neden kullanılır?

Bir atomunki de dahil olmak üzere herhangi bir kütle, gram, pound ve onstan metrik tona kadar herhangi bir kütle birimiyle ifade edilebilir; ancak, duruma bağlı olarak bazıları diğerlerinden daha uygundur. Örneğin, kendi ağırlığımızı pound veya kilogram olarak ifade etmek yaygındır, ancak ton olarak değil. Bir Boeing 747’nin kütlesini gram veya miligram olarak da ifade etmeyiz; muhtemelen ton olarak yapardık.

Aynı mantığı kullanarak ve atomların son derece küçük olduğu düşünüldüğünde, atom kütlesini ifade etmek için bu birimlerin herhangi birini kullanmak uygun değildir. Atom kütlesinin daha uygun bir şekilde temsil edilmesini sağladığı için atomik kütle biriminin var olmasının nedeni budur.

Atomlar çok küçük olduğundan, atomik kütle biriminin eşit derecede küçük olması beklenir.

Atomik kütle birimi ve kütle numarası

Hem şanslı hem de talihsiz bir tesadüf, atomik kütle biriminin tanımının, ifade edilen atom kütlelerinin bilinen kütle numarasına çok benzer bir sayısal değere sahip olmasına neden olmasıdır. İkincisi, toplam nükleon sayısını, yani bir atomun çekirdeğinde bulunan proton ve nötron sayısını gösterir. Aslında, karbon-12 atomu söz konusu olduğunda, 12 tam olarak kütle numarasını gösterir ve sadece bu atom için bu sayı atomun amu cinsinden ifade edilen kütlesi ile tam olarak örtüşür.

Karbon-12 çekirdeği 6 proton ve 6 nötron içerdiğinden, atomik kütle birimi bir bakıma iki nükleon arasındaki ortalama kütleyi temsil eder. Bu nedenle, çoğu atom için kütle numarası, amu cinsinden ifade edilen atom kütlesine çok benzer. Ancak bunlar aynı değildir ve hatta aynı fiziksel büyüklükleri ifade etmezler. Kütle numarası, adından da anlaşılacağı gibi bir kütle değildir.

Bir atomun molar kütlesine karşı atomik kütle

Son olarak, bir atomun atom ağırlığı, atom kütlesi ve molar kütlesi terimleri etrafında ek bir açıklama yapmaya değer . Atom ağırlığı veya atom kütlesi hakkında konuştuğumuzda, tek bir atomun ağırlığını veya kütlesini kastediyoruz. Örneğin, karbon-12’nin atomik kütlesi, daha önce gördüğümüz gibi, dalton cinsinden ifade edildiğinde 12 amu’dur.

Bununla birlikte, birçok öğrencinin yanlış bir şekilde, karbonun atomik kütlesinin 12 g veya daha kötüsü, 12 g/mol olduğunu söylemesi yaygındır. İlk hata oldukça ciddidir, çünkü yalnızca dünyanın en gelişmiş mikroskoplarıyla görülebilecek kadar küçük olan tek bir karbon atomunun 12 g’lık bir kütleye sahip olduğu söylenmektedir ki bu pekâlâ büyük bir kaşık dolusu karbona eşdeğer olabilir. şeker.

İkinci hata çok daha yaygındır, o kadar ki birçok profesyonel kimyager bunu yapar: atomik kütleyi (yani bir atomun kütlesini) bir atomun molar kütlesiyle (yani bir molün kütlesini) karıştırırlar. atomların). ). Karışıklık, atomik kütle birimi ve mol tanımı nedeniyle, g/mol cinsinden molar kütlenin sayısal olarak amu cinsinden atomik kütleye eşit olmasından kaynaklanmaktadır.

Atomik kütle biriminin kullanım örnekleri

• Atomik kütle birimlerinde bir karbon-13 atomunun kütlesi 13.003355 amu’dur.
• Karbon elementinin (belirli bir karbon atomunun değil) ortalama atomik kütlesi 12.0107 amu’dur (bu, doğal olarak oluşan karbon izotopları C-12 ve C-13’ün kütlelerinin ağırlıklı ortalamasından oluşur).
• PG5 polimeri, insan tarafından şimdiye kadar yaratılmış en büyük moleküldür ve 200 milyon dalton veya amu’dan fazla bir kütleye sahiptir. Aşağıdaki görüntü, onu oluşturan monomerin yapısını göstermektedir.

• İnsan genomunun DNA molekülü yaklaşık 3.3 milyar baz çiftine ve yaklaşık 2.2.10 ¹² amu’luk bir kütleye sahiptir.

• 75 kg ağırlığındaki bir kişinin kütlesi atomik kütle birimlerinde 4.417,10 ²⁸ amu’dur.

Referanslar

• Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS ve Herranz, ZR (2020). Kimya (10. baskı). New York, NY: MCGRAW-HILL.
• Entegre DNA Teknolojileri (son). Moleküler Gerçekler ve Rakamlar . https://sfvideo.blob.core.windows.net/sitefinity/docs/default-source/biotech-basics/molecular-facts-and-figures.pdf?sfvrsn=4563407_4 adresinden alındı.
• Lazalde, A. (2011). PG5, şimdiye kadar yaratılmış en büyük molekül . https://hipertextual.com/2011/01/pg5-la-molecula-mas-grande-jamas-creada adresinden kurtarıldı
• Marin-Becerra, Armando ve Moreno-Esparza, Rafael. (2010). Bağıl kütleler ve köstebek: Zor bir kavramın basit bir gösterimi . Kimya Eğitimi ,  21 (4), 287-290. 13 Temmuz 2021’de http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0187-893X2010000400005&lng=es&tlng=es adresinden alındı .
• Veldhiuis, D. (2011). Ağaç benzeri dev şimdiye kadar yapılmış en büyük moleküldür (2011). Yeni Bilim Adamı . https://www.newscientist.com/article/dn19931-tree-like-giant-is-largest-molecule-ever-made/ adresinden alındı.