A relatív atomtömeg=moláris tömeg=tömegszám?

Vegyük a hidrogén példáját.

A hidrogénnek van három izotója:

- prócium, mely egy protont tartalmaz

- deutérium, mely egy protont és egy neutront tartalmaz

- trícium, mely egy protont és két neutront tartalmaz

Ezeknek eltérő a tömegszámuk, mivel eltérő az atommagjukban található részecskék száma. A proton és a neutron tömege közelítőleg egyenlő.

Kémiai tanulmányainkból tudjuk, hogy egy adott izotóp tömegszáma megegyezik az atommagjában található protonok és neutronok számának összegével. És mivel elemekről van szó (nem vegyületekről), így a tömegszámuk megegyezik a moláris tömegükkel. Ennélfogva a különböző izotópok tömegszáma (moláris tömege):

- prócium: 1

- deutérium: 2

- trícium: 3

A relatív atomtömeg az adott elemre vonatkozó "átlagos tömeg". Ha veszel egy hétköznapi hidrogéntartalmú vegyületet (pl. a vizet) akkor azt nem csak prócium, hanem deutérium és esetleg trícium-hidrogénizotóp is alkotja, persze eltérő arányban. A relatív atomtömeg kiszámításához figyelembe kell venni az adott izotóp gyakoriságát és tömegét is. A különböző izotópok gyakorisága:

- prócium: 99,9885 %

- deutérium: 0,0115 %

- trícium: nyomokban, gyakorlatilag elhanyagolható

A számolás pedig:

m(rel)=0,999885*1+0,000115*2+0*3=1,000115 g/mol

P.S.1: az irodalmi értéktől való eltérés a wikipedia előfordulási-gyakoriság adat pontatlanságából adódhat.

P.S.2: a hidrogén ún. kétatomos molekulákat képet, így kétféle moláris tömeget szoktak megadni rá. Először is az atomos, másodsorban a molekuláris molekulatömeget. Én természetesen az előbbivel számoltam fentebb.

A moláris tömeg (a 12-es szénizotóp kivételével) nem egyezik meg pontosan a tömegszámmal (arról nem is beszélve, hogy a tömegszám, ahogy a neve is mutatja, dimenzió nélküli mennyiség, míg a moláris tömeg mértékegysége mol/dm^3). Nem tudom, milyen szinten kell tudnod a választ, kérdező. Ha középiskolás szinten, akkor elég az a megközelítés, amit Silber írt (nem tudom, ezért írta-e így), de ilyen irányú egyetemi tanulmányokhoz már illik tudni, hogy az atommagok nukleonokból történő kialakulása során olyan nagy energia szabadul fel (magfúzió), hogy a távozó energia hiánya a tömeg-energia ekvivalencia elv alapján mérhető az atom tömegén. Például ebből a táblázatból látható, hogy az izotópok relatív izotóp tömege (ugyanaz, mint a relatív atomtömeg, csak izotópok esetében) különbözik (igaz, csak kis mértékben) a tömegszámtól:

[link]

A relatív atomtömeg esetében (definíció szerint) a 12-es szénizotóp tömegének egy tizenkettedéhez viszonyítjuk a vizsgált atomok tömegét.

A másik dolog, hogy a moláris tömeget nem csak izotópok esetében használhatjuk, hanem gyakorlatilag bárminél (igaz, kockacukornál nem biztos, hogy érdemes), és legtöbbször elemekre szokták használni, nem egyes izotópokra, hiszen egy-egy izotóp nem szokott tisztán előfordulni (ha az elemnek több stabil izotópja is van). Ebben az esetben az értéke a relatív atomtömegével egyezik (de ennek van mértékegysége!). De a moláris tömeget ugyanígy alkalmazhatjuk molekulák, vegyületek estében is.