Atomová hmotnostní konstanta

Atomová hmotnostní konstanta je rovna ¹⁄₁₂  klidové hmotnosti atomu  12
6 C (uhlíku-12, tj. izotopu s 6 protony a 6 neutrony v jádře) v základním stavu a nevázaného chemickými vazbami.

Dalton je hmotnostní jednotka mimo SI schválená pro používání s SI, která je svou velikostí rovna atomové hmotnostní konstantě. Stejné použití i velikost má atomová hmotnostní jednotka.

Relativní atomová hmotnost, respektive relativní molekulová hmotnost, udávají, kolikrát je klidová hmotnost daného atomu či molekuly větší než atomová hmotnostní jednotka.

V roce 2019 byly jednotky SI redefinovány. Tato změna se nedotkla definice atomové hmotnostní konstanty. Její hodnota se však v důsledku nových definic zpřesnila.

Značení a hodnota

Značka veličiny: mu

Hodnota konstanty vyjádřená v jednotkách SI:

mu = 1,660 539 066 60(50)×10−27 kg = (1,660 539 066 60 ±0,000 000 000 50)×10−27 kg (doporučená hodnota CODATA 2018, nejistota je uvedena jako odhad směrodatné odchylky, tedy 1σ).[1]

Oproti stavu před redefinicí jednotek SI se její přesnost zlepšila o řád díky fixaci hodnoty Avogadrovy konstanty a Planckovy konstanty.[2] Hodnota konstanty je upřesňována na základě nových měření a korelací s měřením jiných konstant (tzv. adjustace) a publikována přibližně jednou za 4 roky.

Dalton

Dalton, značka Da, je hmotnostní jednotka mimo SI schválená pro používání s SI,[3] která je svou velikostí rovna atomové hmotnostní konstantě. Používá se v chemii, fyzice, technice a biochemii, zejména pro udávání hmotnosti jednotlivých atomů, molekul, iontů a podobně.[pozn. 1] Stejné použití má (unifikovaná) atomová hmotnostní jednotka, značka u. Jednotka dalton je běžně používána s předponami pro dekadické násobky a díly,[3] na rozdíl od atomové hmotnostní jednotky. Nazvána je podle Johna Daltona.[4]

Někdy je pro Dalton chybně používána značka D, což je však podle norem značka pro dioptrii, jednotku optické mohutnosti).

Používání jednotky Da souběžně s u bylo schváleno v roce 2004 organizacemi IUPAP a IUPAC. Uvádí ho též BIPM v příručce SI (oddíl 4.1), tabulce 7[3], a to na prvním místě, před „unified atomic mass unit“, stejně[5] zní i společná norma ISO a IEC, řada ISO/IEC 80000, Quantities and units, i česká verze evropské normy EN ISO 80000-10:2019, tedy ČSN EN ISO 80000-10 (01 1300).

1 Da = 1 u

Atomovou hmotnostní konstantu lze tedy jednoduše stanovit v jednotkách u, resp. Da:

mu = 1 u = 1 Da

Z toho je zřejmý převodní vztah k jednotce kilogram:

1 u = 1 Da = 1,660 539 066 60(50)×10−27 kg[1]

Převodní vztah k jednotce eV/c²:

1 u = 1 Da = 931,494 102 42(28)×106 eV/c²[1]

Historická poznámka

Před rokem 1961, kdy došlo k dohodě mezi organizacemi IUPAC a IUPAP a byla odsouhlasena shora uvedená definice atomové hmotnostní konstanty a z ní vycházející unifikované atomové hmotnostní jednotky, používali chemikové a fyzikové poněkud odlišné definice atomových hmotnostních konstant, resp. jednotek. Jejich hodnoty se proto lišily. Obě sice za základ užívaly atomy kyslíku, ale fyzikové konstantu vztahovali k izotopu kyslíku-16 ( 16
8 O), zatímco chemikové vycházeli z přírodní směsi nuklidů kyslíku. Příslušné atomové hmotnostní jednotky se označovaly značkou amu (z anglického atomic mass unit). Vztah k současné unifikované atomové hmotnostní jednotce, resp. daltonu je

1 u = 1 Da = 1,000 317 1 amu(fyz) = 1,000 042 amu(chem).

Používání jednotek amu se od r. 1961 nedoporučuje. V současných[kdy?] normách se již neuvádí ani jako souběžně používaná zastaralá jednotka. Vzhledem k uvedené změně definice této konstanty i příslušné jednotky se pro upřesnění k jejímu dnešnímu názvu dodává slovo unifikovaná, je však přípustné ho vynechávat, neboť vzhledem k dlouhé době, kdy se jednotky amu nepoužívají, již nehrozí záměna.

Poznámky

  1. ↑ Podobný postup není neobvyklý, např. energie se v jaderné a částicové fyzice udávají pomocí jednotky elektronvolt, která vychází z hodnoty jiné důležité konstanty – elementárního náboje.

Odkazy

Reference

  1. ↑ a b c Fundamental Physical Constants; 2018 CODATA recommended values. NIST, květen 2019. Dostupné online, PDF (anglicky)
  2. ↑ Mise en pratique for the definition of the mole in the SI. SI Brochure – 9th edition (2019) – Appendix 2 [online]. Consultative Committee for Amount of Substance – Metrology in Chemistry and Biology (CCQM), 20. 5. 2019 [cit. 2023-09-01]. Dostupné online. (anglicky) 
  3. ↑ a b c [nedostupný zdroj]Tabulka mimosoustavových jednotek závislých na experimentálním určení v příručce SI
  4. ↑ dalton. In: Biochemický slovník [online]. [Praha]: Vysoká škola chemicko-technologická v Praze. [©2012] [cit. 5. 10. 2023]. Dostupné z: https://e-learning.vscht.cz/mod/glossary/view.php?id=49341&mode=letter&hook=D&sortkey=&sortorder=
  5. ↑ ČSN EN ISO 80000-10 (01 1300). Veličiny a jednotky. Část 10, Atomová a jaderná fyzika. [Praha]: Česká agentura pro standardizaci, 2020. Česká technická norma; ICS 01.060.
    Položka                       VeličinaJednotka
        č.NázevZnačkaDefinice
    10-4.1atomová hmotnost klidová hmotnost (položka 10-2) atomu X v základním stavukg; Da; u
    10-4.2nuklidová hmotnost klidová hmotnost (položka 10-2) nuklidu X v základním stavukg; Da; u
    10-4.3dalton,NP2),1/12 z hmotnosti (ISO 80000 4) atomu nuklidu 12C v základním stavu v klidukg; Da; u
    (unifikovaná) atomová hmotnostní jednotka 

    NP2) NÁRODNÍ POZNÁMKA Název dalton, navržený pro unifikovanou atomovou hmotnostní konstantu IUPAC 1993 a schválený IUPAP 1995 byl doporučen CCU 2003 jako kratší a použitelný s SI předponami. Byl zahrnut BIPM 2006 mezi jednotky mimo SI, ale doporučené k užívání s SI; „dalton“ má tedy přednost před dlouhým názvem do té doby užívaným.

Literatura

  • ČSN EN ISO 80000-10 (01 1300). Veličiny a jednotky. Část 10, Atomová a jaderná fyzika. [Praha]: Česká agentura pro standardizaci, 2020. 51 s. Česká technická norma; ICS 01.060. Zpracovatel Jan Obdržálek. [Touto normou se nahrazuje ČSN EN ISO 80000-10 (01 1300) z března 2020.]

Související články