Stała masy cząsteczkowej - Molar mass constant

Molowy stałej masy , zazwyczaj oznaczone przez M. _U , jest stały fizyczne zdefiniowany jako stosunek masy molowej wystąpienia elementu (lub związku ) i jego względną masę .

Mol i względna masa atomowa zostały pierwotnie zdefiniowane w Międzynarodowym Układzie Jednostek (SI) w taki sposób, że stała była dokładnie 1  g / mol . Oznacza to, że wartość liczbowa masy molowej pierwiastka, w gramach na mol atomów, była równa jego masie atomowej w stosunku do stałej masy atomowej , m _u . Na przykład średnia masa atomowa chloru wynosi w przybliżeniu 35,446 daltonów , a masa jednego mola atomów chloru wynosiła w przybliżeniu 35,446 gramów .

W dniu 20 maja 2019 r. Zmieniono definicję mola w układzie SI w taki sposób, że stała masy molowej nie jest już dokładna 1 g / mol . Jednak różnica jest nieznaczna ze wszystkich praktycznych powodów. Zgodnie z SI wartość M _u zależy teraz od masy jednego atomu węgla-12, którą należy określić eksperymentalnie. Od tego dnia zalecana wartość M _u w 2018 CODATA wynosi 0,999 999 999 65 (30) x 10 ^-3  kg⋅mol ^-1 .

Stała masy molowej jest ważna przy pisaniu równań poprawnych wymiarowo . Chociaż można nieformalnie powiedzieć, że „masa molowa pierwiastka M jest taka sama jak jego masa atomowa A ”, masa atomowa (względna masa atomowa) A jest wielkością bezwymiarową, podczas gdy masa molowa M ma jednostki masy na mol. Formalnie M to A razy stała masy molowej M _u .

Przed redefinicją w 2019 r

Stała masy molowej była niezwykła (ale nie wyjątkowa) wśród stałych fizycznych, ponieważ miała dokładnie określoną wartość, a nie była mierzona eksperymentalnie. Zgodnie ze starą definicją mola, masa molowa węgla 12 wynosiła dokładnie 12 g / mol. Z definicji względnej masy atomowej, względna masa atomowa węgla 12, to znaczy masa atomowa próbki czystego węgla 12, wynosi dokładnie 12. Stała masy molowej została zatem podana przez

${\ Displaystyle M _ {\ tekst {u}} = {{\ tekst {masa molowa}} [M (^ {12} \ mathrm {C})] \ ponad {\ tekst {względna masa atomowa}} [A _ {\ text {r}} (^ {12} \ mathrm {C})]} = {{12 \ {\ rm {g / mol}}} \ over 12} = 1 \ {\ rm {g / mol}}}$

Stała masy molowej jest związana z masą atomu węgla-12 w gramach:

${\ Displaystyle m ({} ^ {12} {\ tekst {C}}) = {\ Frac {12 \ razy M _ {\ tekst {u}}} {N _ {\ tekst {A}}}}}$

Stała Avogadro jest wartością stałą, masa atomu węgla-12 zależy od dokładności i precyzji stałej masy molowej.

( Prędkość światła jest kolejnym przykładem stałej fizycznej, której wartość jest ustalona przez definicje Międzynarodowego Układu Jednostek (SI)).

Ponowna definicja po 2019 r

Ponieważ redefinicja jednostek podstawowych SI w 2019 r. Dała stałej Avogadro dokładną wartość liczbową, wartość stałej masy molowej nie jest już dokładna i będzie podlegać coraz większej precyzji w przyszłych eksperymentach.

Jedną z konsekwencji tej zmiany jest to, że wcześniej zdefiniowana zależność między masą atomu ¹² C, daltonem , kilogramem i liczbą Avogadro przestała obowiązywać. Jedna z następujących musiała ulec zmianie:

• Masa atomu ¹² C wynosi dokładnie 12 daltonów.
• Liczba dalton gram dokładnie równą wartości liczbowej o liczbie Avogadro: to znaczy 1 g / = 1 mol Da ⋅ N .

Z brzmienia dziewiątej broszury SI wynika, że ​​pierwsze stwierdzenie pozostaje ważne, co oznacza, że ​​drugie nie jest już prawdziwe. Stała masy molowej jest nadal bardzo bliska 1 g / mol , ale już nie jest dokładnie równy temu. Załącznik 2 do 9 broszury SI stwierdza, że ​​„masa molowa węgla 12, M ( ¹² C), jest równa 0,012 kg⋅mol ⁻¹ przy względnej niepewności standardowej równej wartości zalecanej N _A h w chwili przyjęcia niniejszej rezolucji, a mianowicie 4,5 x 10 ^-10 , i że w przyszłości jej wartość zostanie określona eksperymentalnie”, który nie zawiera żadnego odniesienia do Dalton i jest zgodny z każdym stwierdzeniem.

Zobacz też

• Stała masy atomowej

Uwagi

Bibliografia