opdaterede atomvægte: tid til at gennemgå vores tabel

På trods af almindelig tro er atomvægte ikke nødvendigvis konstanter af naturen. Forskernes evne til at måle disse værdier forbedres regelmæssigt, så man kunne forvente, at nøjagtigheden af disse værdier skulle forbedres med tiden. Det er IUPAC ‘ s opgave (International Union of Pure and Applied Chemistry) Kommissionen for isotopiske overflader og atomvægte (CIAAV) at regelmæssigt gennemgå atomvægtbestemmelser og frigive opdaterede værdier.

ifølge en evaluering offentliggjort i Pure and Applied Chemistry skal selv den mest forenklede tabel forkortet til fire signifikante cifre opdateres for elementerne selen og molybdæn. I henhold til den seneste 2015-udgivelse af “atomvægte af elementerne” er der behov for en anden opdatering til ytterbium.

mange standard atomvægte er ikke Naturkonstanter

selvom mange af os blev lært, at atomvægtværdier, der findes på det periodiske system i vores Kemi klasseværelser, er naturkonstanter, har det været kendt i mere end et halvt århundrede, at atomvægte af mange elementer ikke er naturkonstanter. Men kun i de sidste par år blev IUPAC-tabellen over standard atomvægte opdateret for at afklare denne kendsgerning ved at erstatte enkeltværdi atomvægtværdier med atomvægtintervaller (se og ).

for eksempel, startende i 2009-tabellen, blev atomvægten af lithium ændret fra 6.941 liter 0.002 til at indikere, at atomvægten af naturligt forekommende lithiumprøver, som inkluderer normale kemiske reagenser, kan variere mellem 6.938 og 6.997 afhængigt af materialets kilde (se Fig. 1). Hvis man kender kilden til lithium i en prøve, kan man have en mere præcis værdi for atomvægten. Men hvis kilden er ukendt, kan værdien af atomvægten være på den ene eller den anden ekstreme.

i dag rapporteres standard atomvægtværdierne for tolv elementer bedst som intervaller. Disse er hydrogen, lithium, bor, kulstof, nitrogen, ilt, magnesium, silicium, svovl, chlor, brom og thallium. Nogle brugere af atomvægtdata har brug for en fast værdi, f.eks. Til disse formål tilvejebringer CIAAV konventionelle atomvægtværdier for disse elementer (se fanen. 1).

tabel 1. Konventionelle atomvægt og atomvægt intervaller af udvalgte elementer forkortet til fire cifre .

Element name

Symbol

Atomic number

Conventional atomic weight

Atomic-weight interval

hydrogen

H

lithium

Li

boron

B

carbon

C

nitrogen

N

oxygen

O

magnesium

Mg

silicon

Si

sulfur

S

chlorine

Cl

bromine

Br

thallium

Tl

Atomic Weights for Elements with More than One Stable Isotope

An atomic vægt af et element E, symbol Ar (E), er summen af produkterne af den relative atommasse og fraktionen af mængden af hver stabil og langlivet radioaktiv isotop af dette element i en given prøve. Fordi relative atommasser er kendt med høj nøjagtighed, er atomvægten af elementer, der kun har en stabil eller langlivet radioaktiv isotop, også kendt med høj nøjagtighed. For eksempel er guld – 197 (197au) den eneste stabile isotop af guld, og dens relative atommasse(atomvægt) er Ar (197au) = 196.96657, udtrykt til 8 cifre. Således kan guldets atomvægt, Ar (Au), udtrykkes relativt nøjagtigt som 196.96657, som ville blive afrundet til 197.0 i en firecifret tabel.

for grundstoffer med mere end en stabil eller langvarig radioaktiv isotop er nøjagtigheden af en atomvægt væsentligt lavere, fordi nøjagtigheden, hvormed de brøkdele af hver isotop i en given prøve kan bestemmes, er lavere. For eksempel har lithium to stabile isotoper, 6Li og 7Li, med henholdsvis relative atommasser på 6.0151229 og 7.0160034, udtrykt til 8 cifre.

den bedste måling af fraktionerne på 6Li og 7Li i en prøve giver imidlertid henholdsvis 0,07589 liter 0,00024 og 0,92411 liter 0,00024, hvilket giver en atomvægt, Ar(Li), af:

Ar(Li)) = 6.0151229 × (0.07589 ± 0.00024) + 7.0160034 × (0.92411 ± 0.00024) = 6.9400 ± 0.0002 således begrænser analytisk usikkerhed ved måling af mængderne af de to lithiumisotoper i en prøve atomvægten af lithium til en nøjagtighed på kun fem cifre.

den naturlige variation af fraktionen af mængden af 7Li i en prøve begrænser yderligere nøjagtigheden af atomvægten. Dette er vist i Figur 1 For udvalgte lithiumbærende materialer. Fraktionen af mængden af en specificeret isotop i en prøve kaldes også molfraktionen, mængdefraktionen, atomfraktionen eller den isotopiske overflod. Bemærk, at atomvægte er dimensionsløse mængder, fordi relative atommasser skaleres til en tolvtedel af massen af et carbon-12-atom.

Variation i atomvægt med molfraktion af lithium-7 i nogle lithiumbærende materialer

Figur 1. Variation i atomvægt med molfraktion på 7Li i nogle lithiumbærende materialer (modificeret fra ).

atomvægte til fire signifikante tal

for fyrre år siden blev den første tabel med atomvægte til fire signifikante tal baseret på 1975-værdierne udviklet under vejledning af CIAAV og offentliggjort af IUPAC-Udvalget for undervisning i kemi . I de senere år, lignende tabeller blev også offentliggjort i Pure and Applied Chemistry, sammen med detaljerede kommissionsbiennale anmeldelser. Kommissionen erkendte imidlertid, at detaljerne og antallet af signifikante cifre, der er angivet i den fulde tabel over standard atomvægte (f.eks. op til 9 cifre for aluminium (aluminium) eller fluor eller endda 10 cifre for cæsium (cæsium)), overstiger mange brugeres behov og interesser. Den forkortede tabel blev også offentliggjort med forventning om, at efterfølgende ændringer ville være minimale.

tabel 2. Tabel over firecifrede atomvægtværdier for udvalgte elementer gennem årene.

Symbol

1961

1975

1983

2007

2009

2013

2015

Current value

Li

6.939

6.941*

6.941(2)

B

10.81

10.81*

10.81

10.81*

S

32.06

32.06*

32.07

32.07*

Ti

47.90

47.88(3)

47.87

47.87

Ge

72.59

72.59(3)

72.64

72.63

72.63

Se

78.96

78.96(3)

78.97

78.97

Mo

95.94

95.96(2)*

95.95*

95.95*

Yb

173.0

173.1*

173.0*

173.0*

overflod af elementets stabile isotoper; usikkerhed i standard atomvægt, der er større end kr1, vises i parentes, efter det sidste signifikante ciffer, som det tilskrives.)

forventningen om minimale ændringer i atomvægtværdier var en gyldig forudsigelse. Bortset fra fem elementer (lithium, bor, svovl, titan og germanium) har de firecifrede standard atomvægtværdier ikke ændret sig over fem årtier med mere end et ciffer sidst. For tre af disse elementer (lithium, bor og svovl) skyldes forskellene genkendelse af naturlig isotopisk fraktionering i normale materialer. Forbedringerne i de to andre, titanium og germanium, skyldes brugen af massespektrometri til at bestemme mere nøjagtige isotopiske overflader og dermed mere nøjagtige værdier af atomvægt .

gennemgang af de værdier, der blev rapporteret i 2013-tabellen, forårsagede opdateringen af to firecifrede standard atomvægtværdier for selen og molybdæn. Den nylige udgivelse i 2015 udløste en yderligere opdatering til elementet ytterbium. I disse tilfælde skyldes revisionerne forbedrede målinger ved hjælp af massespektrometri med høj nøjagtighed.

Hvis du rutinemæssigt konsulterer en tabel, der er forkortet til fire signifikante cifre, skal du sørge for at opdatere din tabel med disse seneste værdier.

anerkendelser

kommentarerne fra fru Kerri Miller (University of Calgary, Canada), Professor Peter Atkins (Lincoln College, Storbritannien), Professor Ian Mills (University of Reading, Storbritannien) og Professor Peter Mahaffy (King ‘ s University, Edmonton, Canada) værdsættes. Støtten fra US Geological Survey National Research Program gjorde denne rapport mulig.

forfattere

Tyler B. Coplen
U. S. Geologisk undersøgelse, Reston, Virginia, USA, E-mail: [email protected]

Fabienne Meyers
International Union af ren og Anvendt Kemi, C / O Boston University, Kemi afdeling, Boston, MA, USA, E-mail: [email protected]

Norman E. Holden
National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory, Upton, Ny York, USA, E-mail: [email protected] det er en af de mest populære og mest populære måder at gøre det på. Chem. 2016, 88, 265–291. DOI: 10.1515/pac-2015-0305

IUPAC pressemeddelelse, 24.August 2015. Link

M. E. viser, T. B. Coplen, ren Appl. Chem. 2011, 83, 359–396. DOI: 10.1351 / PAC-REP-10-09-14

T. B. Coplen, N. E. Holden, Kemi International 2011, 33 (2), 10-15. Link

IUPAC Udvalget for undervisning Kemi, Int. Nyheder Chem. Uddannelse. (Juni 1975), 2.

A. E. Cameron, E. V., J. Am. Chem. Soc. 1962, 84, 4175–4197. DOI: 10.1021/ja00881a001

J. R. De Laeter et al., Ren Appl. Chem. 2003, 75, 683–800. DOI: 10.1351 / pac200375060683

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.