relatív atomtömeg

Egy-egy atom tömege nagyon kicsi. Amikor majd kémiai reakciókhoz ki kell mérnünk valamennyit, biztosan nem tudunk közülük 1-2 darabot kiemelni. Olyan pontos mérleget soha nem fognak előállítani, amellyel 1 atom lemérhető lenne.
Sok információt kapunk az egyes elemek atomjairól már akkor is, ha nem a tényleges (ún. abszolút) tömegüket vizsgáljuk meg, hanem az egymáshoz viszonyított, ún. relatív tömeget.
Kérdés, hogy mit válasszunk egységnyinek, vagyis minek legyen a relatív tömege 1,0000.

A természettudósok (az IUPAC, azaz az International Union of Pure and Applied Chemistry 1960-ban megrendezett konferenciáján) abban állapodtak meg, hogy a ¹²C tömegének 1/12 része legyen az a tömeg, amihez minden atom tömegét viszonyítják. Azóta minden táblázat ezeket az értékeket tartalmazza.

Sokan azt gondolhatják, hogy az 1-es tömegszámú H-atom tömegét kellene egységnyinek tekinteni, hiszen annál kisebb tömegű atomot nem ismerünk. Ekkor a tömegszám éppen a relatív atomtömeget adná.
Ne feledjük azonban, hogy

• egy elemnek többféle tömegszámú izotópja is létezik,
• a proton és a neutron tömege nem pontosan azonos,
• az atomban lévő elektronoknak is van tömege, ha elhanyagolhatóan kicsi is. Mindezek alapján érthető, hogy miért nem lehet minden elem relatív atomtömege kerek egész szám.

A lényeg tehát az, hogy ha pontosan egységnyinek (azaz 1,0000-nek) vesszük a ¹H izotóp tömegét, akkor például nem pontosan 12,0000 a ¹²C izotóp és nem pontosan 16,0000 a ¹⁶O izotóp tömege.

Az eltérő relatív tömegnek az is oka, hogy a proton és a neutron tömege csak az atomon kívül annyi, amennyit a táblázat tartalmaz. Az atomok létrejöttekor nem érvényesül a tömegmegmaradás törvénye. Ekkor ugyanis akkora energia szabadul fel, hogy az jelentős tömeget rabol el a rendszerből. Ezzel a tömeghiánnyal (ún. tömegdefektus) Einstein foglalkozott relativitás elméletében.
Azt is érdekes lenne kiszámítani, hogy vajon mennyire tér el egy-egy elem relatív atomtömege, ha egységnyinek a ¹H helyett a ¹²C tömegének 1/12, a ¹⁴N tömegének 1/14 vagy a ¹⁶O tömegének 1/16 részét vesszük.

Az atom relatív tömege azt mutatja meg, hogy az adott atom hányszor nagyobb tömegű a ¹²C izotóp tömegének 1/12 részénél.

A relatív atomtömeg jele Ar, mértékegysége nincs, hiszen viszonyszám. Az alábbi táblázat néhány elem különböző izotópjainak relatív tömegét tartalmazza.

Az elem relatív atomtömege azt mutatja meg, hogy az elem atomjai átlagosan hányszor nagyobb tömegűek a ¹²C izotóp tömegének 1/12 részénél.

Az elem relatív tömegét az izotópok relatív tömegéből és a természetes előfordulásuk százalékos arányából számíthatjuk ki.