Атомная единица массы

Атомная единица массы (дальтон) — внесистемная единица массы, применяемая для выражения масс атомов, молекул и элементарных частиц и определяемая как 1/12 массы свободного покоящегося атома углерода-12.

Рекомендованное CODATA-2018 значение а.е.м. задано в килограммах. В граммах она численно практически равна обратному числу Авогадро, причём до смены определения моля это равенство было точным. Молярная масса вещества в граммах на моль численно совпадает с массой его молекулы в а.е.м.

Массы элементарных частиц принято выражать в электронвольтах, поэтому важен переводной коэффициент между эВ и а.е.м.; он выражается через скорость света.

Понятие атомной массы ввёл Дальтон в 1803 году, первоначально за единицу принималась масса атома водорода. В 1818 году Берцелиус предложил кислородную шкалу, где атомная масса кислорода принята равной 103; эта система господствовала до 1860-х, когда химики вновь вернулись к водородной шкале, а в 1906 году — к кислородной.

После открытия изотопов кислорода массы указывали по двум шкалам: химической — по средней массе природного кислорода, и физической — на основе нуклида 16O. Двойная система создавала неудобства, поэтому в 1960 году ИЮПАП, а в 1961-м ИЮПАК приняли углеродную шкалу.

А́томная едини́ца ма́ссы (русское обозначение: а. е. м.^[1]; международное: u), она же дальто́н (русское обозначение: Да, международное: Da), она же углеродная единица^[2] — внесистемная единица массы, применяемая для масс молекул, атомов, атомных ядер и элементарных частиц. Атомная единица массы определяется как ¹⁄₁₂ массы свободного покоящегося атома углерода ¹²C, находящегося в основном состоянии^[3].

Атомная единица массы не является единицей Международной системы единиц (СИ), но Международный комитет мер и весов относит её к единицам, допустимым к применению наравне с единицами СИ^[3]. В Российской Федерации она допущена для использования в качестве внесистемной единицы без ограничения срока действия допуска с областью применения «атомная физика»^[1]. В соответствии с ГОСТ 8.417-2002 и «Положением о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации», наименование и обозначение единицы «атомная единица массы» не допускается применять с дольными и кратными приставками СИ^[1]^[4]. Однако дольные и кратные единицы допустимы для использования с синонимичным названием единицы «дальтон»; например, массы биологических макромолекул часто выражаются в килодальтонах (кДа) и мегадальтонах (МДа), а чувствительность масс-спектрометрической аппаратуры может выражаться в миллидальтонах (мДа) и микродальтонах (мкДа).

Рекомендована к применению ИЮПАП в 1960 и ИЮПАК в 1961 годах. Официально рекомендованными являются англоязычные термины atomic mass unit (a. m. u.) и более точный unified atomic mass unit (u. a. m. u.) — «универсальная атомная единица массы»; в русскоязычных научных и технических источниках последний употребляется реже.

Рекомендованное Комитетом по данным для науки и техники значение а. е. м. на 2018 год^[5]:

1 а. е. м. = 1,660 539 066 60(50)⋅10⁻²⁷ кг.

1 а. е. м., выраженная в граммах, численно практически равна обратному числу Авогадро (более того, до изменения определения моля через фиксацию числа Авогадро равенство было точным), то есть 1/N_A, выраженному в моль⁻¹. Молярная масса определённого вещества, выраженная в граммах на моль, численно совпадает с массой молекулы этого вещества, выраженной в а. е. м.

Поскольку массы элементарных частиц обычно выражаются в электронвольтах^[6], важным является переводной коэффициент между эВ и а. е. м.:

1 а. е. м. = 0,931 494 102 42(28) ГэВ/c²;^[7]

1 ГэВ/c² = 1,073 544 102 33(32) а. е. м.^[7]

Здесь c — скорость света.

Понятие атомной массы ввёл Джон Дальтон в 1803 году, единицей измерения атомной массы сначала служила масса атома водорода (так называемая водородная шкала). В 1818 году Берцелиус опубликовал таблицу атомных масс, отнесённых к атомной массе кислорода, принятой равной 103. Система атомных масс Берцелиуса господствовала до 1860-х годов, когда химики опять приняли водородную шкалу. Но в 1906 году они перешли на кислородную шкалу, по которой за единицу атомной массы принимали ¹⁄₁₆ часть атомной массы кислорода. После открытия изотопов кислорода (¹⁶O, ¹⁷O, ¹⁸O) атомные массы стали указывать по двум шкалам: химической, в основе которой лежала ¹⁄₁₆ часть средней массы атома природного кислорода, и физической с единицей массы, равной ¹⁄₁₆ массы атома нуклида ¹⁶O. Использование двух шкал имело ряд недостатков, поэтому в 1960 году сначала X Генеральная ассамблея Международного союза теоретической и прикладной физики (ИЮПАП), а в 1961 году и конгресс Международного союза теоретической и прикладной химии (ИЮПАК) приняли углеродную шкалу^[8].

Кратные				Дольные
величина	название	обозначение		величина	название	обозначение
10¹ Да	декадальтон	даДа	daDa	10⁻¹ Да	децидальтон	дДа	dDa
10² Да	гектодальтон	гДа	hDa	10⁻² Да	сантидальтон	сДа	cDa
10³ Да	килодальтон	кДа	kDa	10⁻³ Да	миллидальтон	мДа	mDa
10⁶ Да	мегадальтон	МДа	MDa	10⁻⁶ Да	микродальтон	мкДа	µDa
10⁹ Да	гигадальтон	ГДа	GDa	10⁻⁹ Да	нанодальтон	нДа	nDa
10¹² Да	терадальтон	ТДа	TDa	10⁻¹² Да	пикодальтон	пДа	pDa
10¹⁵ Да	петадальтон	ПДа	PDa	10⁻¹⁵ Да	фемтодальтон	фДа	fDa
10¹⁸ Да	эксадальтон	ЭДа	EDa	10⁻¹⁸ Да	аттодальтон	аДа	aDa
10²¹ Да	зеттадальтон	ЗДа	ZDa	10⁻²¹ Да	зептодальтон	зДа	zDa
10²⁴ Да	иоттадальтон	ИДа	YDa	10⁻²⁴ Да	иоктодальтон	иДа	yDa
10²⁷ Да	роннадальтон	РДа	RDa	10⁻²⁷ Да	ронтодальтон	рДа	rDa
10³⁰ Да	кветтадальтон	КвДа	QDa	10⁻³⁰ Да	квектодальтон	квДа	qDa
рекомендовано к применению применять не рекомендуется не применяются или редко применяются на практике

Официальная формулировка ИЮПАК
Fundamental Physical Constants — Complete Listing (англ.)
Атомные единицы массы / Справочник химика

↑ ¹ ² ³ Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации (неопр.). Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений. Росстандарт. Дата обращения: 21 мая 2017. Архивировано из оригинала 18 сентября 2017 года.
↑ Углеродная единица // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
↑ ¹ ² Non-SI units accepted for use with the SI, and units based on fundamental constants (англ.). SI Brochure: The International System of Units (SI). Международное бюро мер и весов (2014). Дата обращения: 15 августа 2015. Архивировано 11 ноября 2014 года.
↑ ГОСТ 8.417-2002. Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин. (неопр.) Дата обращения: 31 января 2015. Архивировано из оригинала 10 ноября 2012 года.
↑ Unified atomic mass unit (англ.). The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty. NIST. Дата обращения: 20 мая 2019. Архивировано 22 марта 2019 года.
↑ CERN — Glossary Архивная копия от 17 февраля 2009 на Wayback Machine: «Electronvolt (eV): A unit of energy or mass used in particle physics» (англ.)
↑ ¹ ² http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt Архивная копия от 8 декабря 2013 на Wayback Machine Fundamental Physical Constants — Complete Listing
↑ Деньгуб В. М., Смирнов В. Г. Единицы величин. Словарь-справочник. — М.: Издательство стандартов, 1990. — С. 23. — ISBN 5-7050-0118-5.

Атомные единицы массы // Физический энциклопедический словарь (в 5 т.) / Б. А. Введенский. — М.: Сов. энциклопедия, 1960. — Т. 1. — С. 117. — 664 с.
Гаршин А. П. Относительная атомная масса // Общая и неорганическая химия в схемах, рисунках, таблицах, химических реакциях: Учебное пособие. — СПб.: Питер, 2011. — С. 11—13, 16—19. — 288 с. — ISBN 978-5-459-00309-3. (недоступная ссылка)
Атомная единица массы // Физическая энциклопедия (в 5 т.) / А. М. Прохоров (ред. кол.). — М.: Сов. энциклопедия, 1988. — Т. 1. — С. 151—152. — 704 с.
Атомная единица массы // Химическая энциклопедия (в 5 т.) / И. Л. Кнунянц (ред. кол.). — М.: Сов. энциклопедия, 1988. — Т. 1. — С. 216. — 623 с.

[Положение-1] ¹ ² ³ Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации (неопр.). Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений. Росстандарт. Дата обращения: 21 мая 2017. Архивировано из оригинала 18 сентября 2017 года.

[2] Углеродная единица // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.

[BIMP-3] ¹ ² Non-SI units accepted for use with the SI, and units based on fundamental constants (англ.). SI Brochure: The International System of Units (SI). Международное бюро мер и весов (2014). Дата обращения: 15 августа 2015. Архивировано 11 ноября 2014 года.

[4] ГОСТ 8.417-2002. Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин. (неопр.) Дата обращения: 31 января 2015. Архивировано из оригинала 10 ноября 2012 года.

[5] Unified atomic mass unit (англ.). The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty. NIST. Дата обращения: 20 мая 2019. Архивировано 22 марта 2019 года.

[6] CERN — Glossary Архивная копия от 17 февраля 2009 на Wayback Machine: «Electronvolt (eV): A unit of energy or mass used in particle physics» (англ.)

[CODATA_allascii-7] ¹ ² http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt Архивная копия от 8 декабря 2013 на Wayback Machine Fundamental Physical Constants — Complete Listing

[8] Деньгуб В. М., Смирнов В. Г. Единицы величин. Словарь-справочник. — М.: Издательство стандартов, 1990. — С. 23. — ISBN 5-7050-0118-5.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

Атомная единица массы

Численное значение

История

Кратные и дольные единицы

Ссылки

Примечания

Литература

Дополнительно по теме

Категории