질량수
Mass number| 핵물리학 |
|---|
 |
| 핵·핵자(p, n)·핵물질·핵력·핵구조·핵반응 |
질량수(독일어 아톰게이치트[원자량][1]에서 나온 기호 A)는 원자핵에 있는 양성자와 중성자의 총수이다.이것은 원자 질량 단위로 표현되는 원자의 원자 질량(동위원소라고도 함)과 거의 같다.양성자와 중성자는 둘 다 중입자이기 때문에 질량수 A는 핵의 중입자수 B와 동일하다.질량 수치는 화학 원소의 다른 동위원소마다 다르다.따라서 질량 번호와 원자 번호 Z의 차이는 주어진 핵의 중성자 수(N)를 나타낸다.N = A - Z.[2]
질량 번호는 요소 이름 뒤에 작성되거나 요소 기호 왼쪽에 위첨자로 작성됩니다.예를 들어, 탄소의 가장 일반적인 동위원소는 탄소-12, 즉
6개의 양성자와 6개의 중성자를 가진 C이다.전체 동위원소 기호는 질량 번호 C
[3]바로 아래에 원소 기호의 왼쪽에 첨자로 원자 번호(Z)를 가진다.
방사성 붕괴의 질량수 변화
파잔스와 소디의 방사성 변위 법칙에 따라 원자 번호뿐만 아니라 질량 번호의 변화에 따라 다양한 유형의 방사성 붕괴가 특징지어진다.예를 들어, 우라늄-238은 보통 알파 입자 형태로 핵이 중성자 2개와 양성자 2개를 잃는 알파 붕괴에 의해 붕괴된다.따라서 원자 번호와 중성자 수는 각각 2개씩 감소한다(Z: 92 → 90, N: 146 → 144). 따라서 질량 수는 4개 감소한다(A = 238 → 234). 그 결과는 토륨-234 원자와 알파2+
입자(4
2He):[4]
238
92U
→ 234
90Th
(Th)+ 4
2그는2+
한편 탄소-14는 베타 붕괴에 의해 붕괴되며, 이 붕괴에 의해 중성자 1개가 전자와 반중성미자의 방출에 의해 양성자로 변환된다.따라서 원자 번호는 1(Z: 6 → 7) 증가하며 질량 번호는 동일하게 유지된다(A = 14). 반면 중성자의 수는 1(N: 8 → 7)[5] 감소한다.결과 원자는 질소-14이며, 양성자 7개와 중성자 7개가 있다.
14
6C
.→ 14
7N
+
이−
+
ν
e
베타 붕괴는 서로 다른 이소바들이[6] 몇 개의 전자 질량의 질량 차이를 가지고 있기 때문에 가능하다.가능하다면, 핵종은 더 낮은 질량의 인접한 이소바에 베타 붕괴를 겪게 될 것이다.다른 붕괴 모드가 없는 경우, 베타 붕괴의 캐스케이드는 원자 질량이 가장 낮은 이소바르에서 끝납니다.
질량수의 변화가 없는 다른 유형의 방사성 붕괴는 핵 이성질체 또는 원자핵의 준안정 들뜸 상태에서 감마선을 방출하는 것이다.이 과정에서 모든 양성자와 중성자가 변하지 않고 핵에 남아 있기 때문에 질량수 또한 변하지 않는다.
질량수 및 동위원소 질량
질량 수치는 원자 질량 단위(u)로 측정된 동위원소 질량의 추정치를 제공한다.C의 경우 원자질량 단위는 C 질량의 1/12로 정의되므로 동위원소 질량은 정확히 12이다.다른 동위원소의 경우, 동위원소 질량은 보통 질량수의 0.1u 이내이다.예를 들어 Cl(17개의 양성자와 18개의 중성자)의 질량은 35, 동위원소 질량은 34.96885이다.[7]실제 동위원소 질량에서 원자의 질량 수를 뺀 값을 질량 [8]초과라고 하며 Cl의 경우 -0.03115입니다.질량 초과는 원자와 그 구성 입자(양자, 중성자 및 전자)의 질량 차이인 질량 결함과 혼동해서는 안 된다.
대량 초과에는 두 가지 이유가 있습니다.
- 중성자는 양성자보다 약간 무겁다.이것은 같은 수의 양성자와 중성자를 가진 C에 기초한 원자질량 단위 척도에 비해 양성자보다 더 많은 중성자를 가진 핵의 질량을 증가시킨다.
- 핵결합 에너지는 원자핵마다 다르다.결합 에너지가 큰 핵은 낮은 총 에너지를 가지며, 따라서 아인슈타인의 질량-에너지 당량 관계 E = mc에2 따라 질량이 낮다.Cl의 경우, 동위원소 질량이 35 미만이기 때문에 이것이 지배인자여야 한다.
원소의 상대 원자 질량
질량 수치는 또한 원소의 표준 원자량(원자량이라고도 함)과 혼동해서는 안 된다. 즉, 원소의 다른 동위원소들의 평균 원자량([9]풍부함에 따른 가중치)의 비율이다.원자량은 실제 질량(비율)인 반면, 질량수는 계수된 숫자(따라서 정수)이다.
이 가중 평균은 개별 동위원소 질량에 대한 정수에 가까운 값과 상당히 다를 수 있다.예를 들어 염소에는 염소-35와 염소-37의 두 가지 주요 동위원소가 있다.질량 분리를 거치지 않은 염소 샘플에는 염소-35인 염소 원자의 약 75%, 염소-37인 염소 원자의 25%만 존재합니다.이는 염소의 상대 원자 질량을 35.5(실제로는 35.4527g/mol)로 나타낸다.
또한 가중 평균 질량은 거의 정수에 가까울 수 있지만 동시에 자연 동위원소의 질량과 일치하지 않는다.예를 들어, 브롬의 안정 동위원소 Br과 Br은 자연적으로 거의 동일한 분수에 존재하며, 이러한 질량을 가진 동위원소 Br은 불안정하지만 브롬의 표준 원자 질량은 80(79.904 g/mol)[10]에 가깝다.
레퍼런스
- ^ Jensen, William B. (2005)원자 무게와 숫자에 대한 기호 A와 Z의 기원.J. Chem. 교육 82: 1764.링크를 클릭합니다.
- ^ "How many protons, electrons and neutrons are in an atom of krypton, carbon, oxygen, neon, silver, gold, etc...?". Thomas Jefferson National Accelerator Facility. Retrieved 2008-08-27.
- ^ "Elemental Notation and Isotopes". Science Help Online. Archived from the original on 2008-09-13. Retrieved 2008-08-27.
- ^ 수초키, 존.Conceptical Chemistry, 2007.119페이지.
- ^ Curran, Greg (2004). Homework Helpers. Career Press. pp. 78–79. ISBN 1-56414-721-5.
- ^ 같은 질량수를 가진 원자.
- ^ Wang, M.; Audi, G.; Kondev, F. G.; Huang, W. J.; Naimi, S.; Xu, X. (2017). "The AME2016 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references" (PDF). Chinese Physics C. 41 (3): 030003-1–030003-442. doi:10.1088/1674-1137/41/3/030003.
- ^ "mass excess, Δ". The IUPAC Compendium of Chemical Terminology. International Union of Pure and Applied Chemistry. 2014. doi:10.1351/goldbook.M03719. Retrieved 2021-01-13.
- ^ "IUPAC Definition of Relative Atomic Mass". International Union of Pure and Applied Chemistry. doi:10.1351/goldbook.R05258. Retrieved 2021-01-13.
{{cite journal}}:Cite 저널 요구 사항journal=(도움말) - ^ "Atomic Weights and Isotopic Compositions for All Elements". NIST.
추가 정보
- Bishop, Mark. "The Structure of Matter and Chemical Elements (ch. 3)". An Introduction to Chemistry. Chiral Publishing. p. 93. ISBN 978-0-9778105-4-3. Retrieved 2008-07-08.
