원자 질량: 두 판 사이의 차이
내용 삭제됨 내용 추가됨
프리뷰 수정 1문단 생성 |
문단 추가, 내용 편집, 바인딩 문단 전 까지 |
||
2번째 줄:
'''원자 질량'''(''m''<sub>a</sub>,{{Lang|en|atomic mass}},{{한국 한자|原子質量}})은 원자의 질량이다. 단위는 결합이 없는 안정한 상태의 [[탄소-12]] 원자 질량의 1/12을 1'''u'''로 정의한 [[원자 질량 단위]]({{한국 한자|原子質量單位}}, {{Lang|en|atomic mass unit}}, 기호: '''u''', '''Da''')를 사용한다.<ref>{{GoldBookRef|file=A00496|title=atomic mass}}</ref> [[원자]]들의 대부분의 [[질량]]은 [[원자핵]]의 [[양성자]]와 [[중성자]]가 차지하고 그 값은 [[질량수]]에 근접한다.
'''원자 질량'''을 [[원자질량단위]]로 나누어 순수한 수 비율을 만들 때, 원자의 원자 질량은 '''상대
'''원자 질량''' 또는 상대 동위원소 질량은 단일 [[입자]]의 질량이며 근본적으로 [[원자량]]({{Lang|en|elemental atomic weight, relative atomic mass}}, {{한국 한자|原子量}}), '''표준 원자량'''(''A''<sub>r</sub>, {{Lang|en|standard atomic weight}})와는 다르다. 둘 다 [[원소 (화학)]] 표본에 대한 자연 상태 원자의 수학적 평균치이며 1 u 로 나누었기 때문에 무차원 수이다. 대부분의 원소들은 하나 이상의 안정된 [[핵종]]({{Lang|en|nuclide}},{{한국 한자|核種}})을 가진다. 이 원소들에 대한 평균치는 원소에 존재하는 서로 다른 핵종들의 혼합비에 의존하며, 이것은 각 핵종이 다른 질량을 가지기 때문이다. 샘플의 공급원에 따라 이 값은 어느 정도 제한 된다. (그러나 표준 원자량이라고 하는 값을 설정할 수 있다.) 대조적으로 원자 질량은 각각의 입자 종과 관계가 있다. 같은 종류의 원자들은 동일하기 때문에 원자 질량 수치는 변화가 전혀 없을 것이다. 그러므로 원자 질량 수치는 보통 [[원자량]]보다 더 많은 [[유효숫자]]({{Lang|en|significant figures}}, {{한국 한자|有效數字}})를 포함한다. '''표준 원자량'''은 각 원소의 [[동위 원소]]({{Lang|en|isotope}}, {{한국 한자|同位元素}})들의 [[존재비]]({{Lang|en|abundance}}, {{한국 한자|存在比}})에 대한 원자 질량과 관계가 있고, 대개 존재비가 가장 큰
원자, 이온 또는 원자핵의 원자 질량은 [[결합 에너지]]({{Lang|en|binding energy}}, {{한국 한자|結合─}}) 손실에 의해 그들의 구성요소인 [[양성자]], [[중성자]] 그리고 [[전자]]들의 질량합보다 약간 적다.<ref>{{웹 인용|url=http://www.britannica.com/EBchecked/topic/41699/atomic-mass|제목=Atomic mass|성=Encyclopædia Britannica on-line|이름=|날짜=|웹사이트=|출판사=|확인날짜=}}</ref>
== 상대
'''상대 동위 원소 질량'''은 [[탄소-12]] 원자의 질량을 12로 설정하였을때 주어진 동위 원소의 질량에 대한 상대치 이다.
'''상대 동위원소 질량'''({{Lang|en|relative isotopic mass}})는 '''원자 질량'''({{Lang|en|atomic mass}})가 [[원자 질량 단위]]({{Lang|en|atomic mass unit}})으로 표기될 때 같은 수치를 가진다는 점에서 유사하다. 두 개념의 유일한 차이점은 상대 동위원소 질량은 단위가 없는 순수한 숫자라는 것이다. 이러한 단위의 상실은 [[탄소-12]] 원자를 표준으로 하여 그 비율을 나타내었기 때문이다. 그리고 "상대 동위원소 질량"에서 "상대({{Lang|en|relative}})"의 단어는 위의 [[탄소-12]] 원자에 대한 상대 척도({{Lang|en|scaling}})를 나타낸다. ▼
▲'''상대
원자들의 질량에 대한 비교와 측정은 [[질량 분석]]을 통해 이루어진다.▼
예를 들어, [[탄소-12]] 원자의 '''상대 동위 원소 질량'''은 정확히 12이다. 이와 비교하여, [[탄소-12]] 원자의 '''원자 질량'''은 정확히 12 da 또는 12 u 이며 [[탄소-12]] 원자의 '''원자 질량'''은 1.998467052 x 10<sup>−26</sup> kg 과 같이 다른 단위로도 표현할 수 있다.
[[탄소-12]] 원자 이외의 핵종은 [[자연수]]({{Lang|en|whole number}}) 값의 '''상대 동위 원소 질량'''을 갖지 않는다. u 또는 da 로 표현된 핵종도 마찬가지로 [[탄소-12]] 원자 이외에는 자연수 값을 갖지는 않지만 항상 자연수에 가깝다.
== 유사 용어 및 부연 설명 ==
'''원자 질량('''{{Lang|en|atomic mass}})과 상대 동위 원소 질량'''('''{{Lang|en|relative isotopic mass}})은 혼동하기 쉽다. 또한 올바르게 사용되지 않을 때가 종종 있다. 상대 원자 질량({{Lang|en|relative atomic mass}}, 또는 원자량)의 동의어인 표준 원자량({{Lang|en|standard atomic weight}}, 표준화 된 [[원자량]]이라는 의미에서 특별한 종류의 원자량)과 같이 혼동할 수 있다. 그러나 앞서 언급했듯이, 원자량({{Lang|en|atomic weight}})과 표준 원자량은 단일 [[핵종]]이 아닌 [[원소]] 샘플의 [[동위 원소]] 존재도에 대한 평균치인 것이다. 그런 식으로, 원자량과 표준 원자량은 대개 원자 질량 이나 상대 동위 원소 질량과는 수치적으로 다르며 이 값들이 통일된 [[원자 질량 단위]]로 표현되지 않았을 때 원자 질량과는 다른 [[단위]]를 가질 수 있다.
'''원자 질량'''은 한번에 하나의 동위원소 또는 핵종의 원자의 질량으로 정의되며 존재도에 대한 가중 평균치가 아니다. 그러므로 화학 원소의 [[동위 원소]]나 [[핵종]]의 원자 질량 또는 상대 동위 원소 질량은 매우 정밀하게 측정할 수 있는 숫자이다. 그러한 핵종의 모든 시료들은 다른 시료들과 정확하게 동일할 것으로 예상되고 같은 [[에너지 준위]]의 모든 원자들의 핵종에 대한 모든 시료들 또한 다른 시료들과 정확히 동일할 것으로 예상되기 때문이다. 예를 들어, [[산소-16]]의 모든 원자들은 다른 모든 [[산소-16]]의 원자들과 정확히 동일한 '''원자 질량'''을 가질 것으로 예상된다.
하나의 [[자연 방사성 동위 원소]]([[단일 핵종]] 원소, {{Lang|en|mononuclidic elements}})를 갖거나 하나의 주요 [[동위 원소]]를 갖는 많은 원소의 경우, 가장 일반적인 동위 원소의 원자 질량과 (표준) 상대 원자 질량 또는 (표준) [[원자량]] 간의 실제 수치 유사성 또는 그 차이는 작거나 심지어는 없으며 대부분은 계산에 영향을 미친다. 그러나 이러한 오류는 단일 핵종({{Lang|en|mononuclidic}})으로 고려하지 않을 때 존재할 수 있으며 중요할 수도 있다.
하나 이상의 동위 원소를 갖는 비(非) [[단일 핵종]] 원소들의 경우에는 상대 동위 원소 질량으로 부터 상대 원자 질량([[원자량]]) 간의 수치적 차이는 질량 단위의 절반 이상일 수 있다(예컨대, [[염소 (원소)]]의 경우에는 [[원자량]]과 표준 원자량은 거의 35.45 이다). 드물게 [[동위 원소]]의 '''원자 질량'''은 상대 원자 질량, 원자량 또는 표준 원자량과 조금 다를 수 있다.
통일된 [[원자 질량 단위]]로 표현된 '''원자 질량'''(즉, 상대 동위 원소 질량)은 [[탄소-12]] 원자를 제외하곤 항상 2가지 이유 때문에 그 값이 자연수에 근접해있다.
* [[양성자]]와 [[중성자]]는 다른 질량을 가지며 핵종마다 그 비율이 다르다.
* 그들의 [[결합 에너지]] 때문에 '''원자 질량'''이 감소한다.
'''원자 질량'''에 대한 [[질량수]](핵자수)의 비율은 <sup>1</sup>H 는 1.00782505, <sup>56</sup>Fe 는 0.99884로 다양하다.
[[핵자]]간 [[결합 에너지]]로 인한 질량 결함은 실험적으로, 동등한 수의 자유 [[핵자]]들의 질량 합 보다 작은 비율(1% 미만)이다. [[탄소-12]] 원자는 핵자당 평균 질량을 비교해보면 이는 다른 [[원자]]들에 비해 상당히 강하게 결합되어있다. 대부분의 원자들의 결합에 대한 질량의 결함은 매우 작은 부분이다. 자유로운 [[양성자]]들과 [[중성자]]들은 매우 작은 질량 차이가 있다(대략 0.00014 '''[[원자 질량 단위|u]]'''). [[원자 질량 단위]]로 주어진 상대 동위 원소 질량이나 '''원자 질량'''을 가장 가까운 자연수로 반올림하면 항상 [[핵자]] 수 또는 [[질량수]]가 산출된다. 덧붙여, [[중성자]]의 수는 [[질량수]]([[핵자]] 수)에서 [[양성자]] 수([[원자 번호]])를 차감하여 도출 할 수 있다.
== 원자 질량 결함과 결합 에너지 곡선 ==
[[파일:Binding energy curve - common isotopes.svg|섬네일|320x320픽셀|일반 [[동위 원소]]의 [[중성자]]당 [[결합 에너지]] 곡선. [[질량수]]와 원자 질량 사이의 비율 그래프는 유사할 것이다.]]
<chem>Z</chem> 개의 [[양성자]]와 <chem>N</chem> 개의 [[중성자]]로 원소 <chem>X</chem> 를 만든다면 결손된 질량은 다음과 같다.<math display="block">\Delta = Z M_p + N M_N - M_X</math><ref>{{서적 인용|url=|제목=Fundamentals of Nuclear Reactors Physics|성=E. E. Lewis|이름=|날짜=|출판사=Academic Press|확인날짜=}}</ref>
== 원자 질량의 측정 방법 ==
== [[원자 질량 단위]]와 [[그램]] 사이의 환산인자 ==
== 역사 ==
{{본문|화학의 역사|원자 질량 단위}}
== 같이 보기 ==
| |||