Carbon-12の12amuは正確か、または丸められていますか?

Dive 07/26/2017. 2 answers, 128 views
mass definition physical-chemistry metrology

私は炭素-12の原子質量が12であることを理解するのが難しいです。各陽子と中性子は1 amuをちょっと上回る原子量を持っているので、炭素-12も12を超えませんか? 中性子= 1.0034amu陽子= 1.0073amu炭素-12 = 6陽子および6つの中性子。 AMU 6プロトン(6.0438amu)と6中性子(6.0204amu)= 12.0642amu地球上の同位体の質量の平均である原子量を理解しています。 しかし、私はCarbon-12 = 12amuの仕方を理解していませんが、簡単にするために整数に丸められていない限り、12 amuです。 誰かがこれにいくつかの光を発することができる場合は、私は最も感謝するだろう!

2 Answers


Martin Beckett 07/26/2017.

Carbon12は12のunified amuである(下記のDavidのコメントを参照)。

自由な陽子と中性子のためにあなたが引用している質量は、核に結合したときの質量と同じではありません。 C12の結合エネルギーは約92MeVであり、あなたの例で0.064amuが欠落しています。

5 comments
1 David Hammen 07/26/2017
"炭素12は12 amuで定義されています":それは、 "残りの$ ^ {12} C $原子の質量は、正確には12の統一された原子質量単位(現在)です。 amuはちょっと賢明で、古い$ ^ {16} O $標準を指します。 正確であり、統一原子質量単位またはダルトン、またはそれらの略語uまたはDaのいずれかを使用する方がよい。 「現在」について:提案されたSIの再定義によって変更されることがある。
Dive 07/26/2017
Martin Becket、ご返信ありがとうございます。 あなたが言っていることは、陽子と中性子が一緒に束縛されると、0.064amuを失うということです。 私があなたの答えを正しく解釈すれば、どこにこの塊が現れますか?
Dive 07/26/2017
David Hammen、Daltonsについてのあなたの反応を読んで私の理解に役立つと思います。 ダルトンは、本質的にプロトンおよび/または中性子の数に等しいですか? 各粒子は1ダルトンに等しい。 他の状況(1つの陽子が1.0073amuのamu)のamuは、多少量のものではなく、質量の方が多い別の単位の多少ですか? 私は私が化学を学ぶのが初めてで、学期の開始前に自己教育をしています。 誰もが助けてくれてありがとう!
Martin Beckett 07/26/2017
@余分な質量がエネルギーに移動する(e = mc ^ 2)。 ダルトンとアムは、(本質的に)プロトン+中性子の平均質量です。 ダルトンまたは統一されたamuは、C12核の質量の1/12です。 化学では、ダルトンの分子の質量を与えるでしょう。物理学では、粒子の質量はその状態に依存するため、少し複雑になります。通常、ダルトンの陽子や中性子の質量は記述しません
Dive 07/26/2017
そうですか。 だから私の質問は、amuの化学的定義から逸脱した物理学に到達していたのですか? 私の理解を保証するために、例を挙げます。 O18には18のamuがあるでしょう、正しい? そしてI127は127のamuを持っています。はい?

Noiralef 07/28/2017.

あなたのコメントを他の答えに読んで、私は何かがここで明確にされるべきであるように感じる。

原子核では、多くのプロトンと中性子が結合状態にあります。これは水素原子の電子とプロトンのようなものです。 このような粒子の結合状態はbinding energy 。 核(パーソンズ)のすべての部分が無限遠く離れていると想像してください。この時点では、潜在的なエネルギーはゼロです。 それらを一緒に動かすと、強い原子力を感じるほど近くにいれば、互いに魅力を感じる/「潜在的な井戸に落ちる」。 この過程で失われる可能性のあるエネルギーは結合エネルギー$ E_b $です。

ここで、システムの総エネルギーは$$ E = \ sum_ {\ text {parton} k} m_k \、c ^ 2 - E_bです。 $$これは、束縛状態のエネルギーであり、 at restの核であり、従って、その残りの質量に対応する:$$ M = E / c ^ 2 = \ sum_k m_k - \ frac {E_b} {c ^ 2}。 $$あなたはmass deficitがあることが分かります:核の質量は、その成分の質量の合計よりも小さいです。

核の質量欠損を計算することは非常に難しい。 実際、これは分析的に解決できない多体問題である。 BetheとWeizsäckerの半経験的な質量式や、様々な同位体の核当たりの結合エネルギーのこの図に興味があるかもしれません。

最後に、C12は6対の陽子と中性子を有し、O16は8対を有するが、O16の質量は正確にC12の質量の8/6倍ではないが、わずかに小さい。 1つのuは今やC12原子の質量の1/12と定義されているので、すべての小さな核はわずかに「高すぎる」質量を持ち、大きな核はすべて「小さすぎる」質量を持つ傾向があります。

1 comments
Dive 07/28/2017
うわー、魅力的! あなたは私の化学研究を通して進歩し、本当にこの情報すべてを結びつけることができて非常に興奮しています。 私は学ぶべきことがたくさんあると思うし、私はこれによって喜んでいる。 この説明をいただきありがとうございます! 私の質問に関係する多くの変数が、私の現在の理解能力を超えています...今のところです。 再びありがとう、本当にこれを感謝します!

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