आपेक्षिक परमाणु द्रव्यमान

सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान (प्रतीक: Ar; कभी-कभी संक्षिप्त मे आरएएम), जिसे पदावनत पर्यायवाची परमाणु भार द्वारा भी जाना जाता है, एक आयाम रहित भौतिक मात्रा है जिसे किसी दिए गए नमूने में परमाणु के रासायनिक तत्व के परमाणुओं के औसत द्रव्यमान के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है। द्रव्यमान स्थिरांक। परमाणु द्रव्यमान स्थिरांक (प्रतीक: म्यू) को होने के रूप में परिभाषित किया गया है $1⁄12$ कार्बन-12 परमाणु के द्रव्यमान का। चूँकि अनुपात में दोनों मात्राएँ द्रव्यमान हैं, परिणामी मान आयाम रहित है; इसलिए मूल्य को सापेक्ष कहा जाता है।

किसी दिए गए नमूने के लिए, किसी दिए गए तत्व का सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान नमूने में मौजूद अलग-अलग परमाणुओं (उनके समस्थानिकों सहित) के द्रव्यमान का भारित अंकगणितीय माध्य है। यह मात्रा नमूनों के बीच पर्याप्त रूप से भिन्न हो सकती है क्योंकि नमूने की उत्पत्ति (और इसलिए इसका रेडियोधर्मिता इतिहास या प्रसार इतिहास) समस्थानिक बहुतायत के अद्वितीय संयोजनों का उत्पादन कर सकता है। उदाहरण के लिए, स्थिर कार्बन-12 और कार्बन -13 समस्थानिकों के एक अलग मिश्रण के कारण, ज्वालामुखीय मीथेन से मौलिक कार्बन का एक नमूना पौधे या जानवरों के ऊतकों से एकत्रित एक से भिन्न सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान होगा।

अधिक सामान्य, और अधिक विशिष्ट मात्रा जिसे मानक परमाणु भार (Ar, मानक) के रूप में जाना जाता है, कई अलग-अलग नमूनों से प्राप्त सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान मूल्यों का एक अनुप्रयोग है। इसे कभी-कभी पृथ्वी से लिए गए विभिन्न स्रोतों के साथ, सभी स्थलीय स्रोतों से दिए गए तत्व के परमाणुओं के सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान मूल्यों की अपेक्षित सीमा के रूप में व्याख्या की जाती है। परमाणु भार प्रायः मानक परमाणु वजन के समानार्थक के रूप में गलत तरीके से और गलत तरीके से उपयोग किया जाता है (गलत तरीके से क्योंकि मानक परमाणु भार एक नमूने से नहीं होते हैं)। मानक परमाणु भार फिर भी सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान का सबसे व्यापक रूप से प्रकाशित संस्करण है।

इसके अतिरिक्त, "सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान" के विपरीत "परमाणु भार" (किसी भी तत्व के लिए) शब्द के निरंतर उपयोग ने कम से कम 1960 के दशक से काफी विवाद को आकर्षित किया है, मुख्य रूप से भौतिकी में वजन और द्रव्यमान के बीच तकनीकी अंतर के कारण। फिर भी, आईयूपीएसी द्वारा आधिकारिक तौर पर दोनों शर्तों को मंजूरी दी गई है। शब्द "सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान" अब "परमाणु भार" को पसंदीदा शब्द के रूप में बदल रहा है, हालांकि शब्द "मानक परमाणु भार" (अधिक सही "मानक सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान" के विपरीत) का उपयोग जारी है।

परिभाषा
सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान औसत परमाणु द्रव्यमान द्वारा निर्धारित किया जाता है, या किसी विशेष नमूने में पाए गए किसी विशेष रासायनिक तत्व के सभी परमाणुओं के परमाणु द्रव्यमान का भारित माध्य होता है, जिसकी तुलना कार्बन-12 के परमाणु द्रव्यमान से की जाती है। यह तुलना दो भारों का भागफल है, जो मूल्य को आयाम रहित (बिना इकाई के) बनाता है। यह भागफल सापेक्ष शब्द की भी व्याख्या करता है: नमूना द्रव्यमान मान को कार्बन-12 के सापेक्ष माना जाता है।

यह परमाणु भार का एक पर्याय है, हालांकि इसे सापेक्ष समस्थानिक द्रव्यमान के साथ भ्रमित नहीं होना है। सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान को प्रायः मानक परमाणु भार के पर्याय के रूप में उपयोग किया जाता है और इन मात्राओं में अतिव्यापी मूल्य हो सकते हैं यदि सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान का उपयोग परिभाषित शर्तों के तहत पृथ्वी से एक तत्व के लिए किया जाता है। हालाँकि, सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान (परमाणु भार) अभी भी मानक परमाणु भार से तकनीकी रूप से भिन्न है क्योंकि यह केवल एक नमूने से प्राप्त परमाणुओं पर लागू होता है; यह स्थलीय नमूनों तक ही सीमित नहीं है, जबकि मानक परमाणु भार औसत कई नमूने हैं, लेकिन केवल स्थलीय स्रोतों से। सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान इसलिए एक अधिक सामान्य शब्द है जो अधिक व्यापक रूप से गैर-स्थलीय वातावरण या अत्यधिक विशिष्ट स्थलीय वातावरण से लिए गए नमूनों को संदर्भित कर सकता है जो पृथ्वी-औसत से काफी भिन्न हो सकते हैं या माप अनिश्चितता के विभिन्न अंशों को प्रतिबिंबित कर सकते हैं (उदाहरण के लिए, महत्वपूर्ण आंकड़ों की संख्या में) मानक परमाणु भार में परिलक्षित की तुलना में।

वर्तमान परिभाषा
प्रचलित आईयूपीएसी परिभाषाएँ (जैसा कि गोल्ड बुक से लिया गया है) हैं:
 * परमाणु भार - देखें: सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान

और
 * सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान (परमाणु भार) — परमाणु के औसत द्रव्यमान का एकीकृत परमाणु द्रव्यमान इकाई से अनुपात।

यहां "एकीकृत परमाणु द्रव्यमान इकाई" का अर्थ $12$C के परमाणु के द्रव्यमान का $1/12$ इसकी जमीनी अवस्था में है।

आईयूपीएसी सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान की परिभाषा है:

एक निर्दिष्ट स्रोत से एक तत्व का एक परमाणु भार (सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान) तत्व के औसत द्रव्यमान प्रति परमाणु का अनुपात $12$C के परमाणु के द्रव्यमान का $1/12$ है।

परिभाषा जानबूझकर "एक परमाणु भार ..." निर्दिष्ट करती है, क्योंकि एक तत्व के स्रोत के आधार पर अलग-अलग सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान होंगे। उदाहरण के लिए, तुर्की के बोरॉन का परमाणु भार कैलिफोर्निया के बोरॉन की तुलना में कम है, क्योंकि इसकी समस्थानिक संरचना भिन्न है। फिर भी आइसोटोप विश्लेषण की लागत और कठिनाई को देखते हुए, इसके अतिरिक्त मानक परमाणु भार के सारणीबद्ध मूल्यों को प्रतिस्थापित करना सामान्य बात है, जो कि रासायनिक प्रयोगशालाओं में सर्वव्यापी हैं और जिन्हें आईयूपीएसी के समस्थानिक बहुतायत और परमाणु भार आयोग (सीआईएएडब्ल्यू) द्वारा द्विवार्षिक रूप से संशोधित किया जाता है।

ऐतिहासिक उपयोग
पुराने (1961 से पहले) परमाणु द्रव्यमान इकाई (प्रतीक: a.m.u. या amu) पर आधारित ऐतिहासिक सापेक्ष पैमाने संदर्भ के लिए या तो ऑक्सीजन -16 सापेक्ष समस्थानिक द्रव्यमान या फिर ऑक्सीजन सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान (यानी, परमाणु भार) का उपयोग करते थे। इन समस्याओं के समाधान के लिए आधुनिक एकीकृत परमाणु द्रव्यमान इकाई के इतिहास पर लेख देखें।

मानक परमाणु भार
आईयूपीएसी आयोग सीआईएएडब्ल्यू मानक परमाणु भार नामक पृथ्वी पर सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान (या परमाणु भार) के लिए एक अपेक्षा-अंतराल मान रखता है। मानक परमाणु भार के लिए रेडियोधर्मिता के संबंध में स्रोतों का स्थलीय, प्राकृतिक और स्थिर होना आवश्यक है। इसके अलावा, अनुसंधान प्रक्रिया के लिए आवश्यकताएं हैं। 84 स्थिर तत्वों के लिए, सीआईएएडब्ल्यू ने इस मानक परमाणु भार को निर्धारित किया है। इन मूल्यों को व्यापक रूप से प्रकाशित किया जाता है और फार्मास्यूटिकल्स और वाणिज्यिक व्यापार जैसे वास्तविक जीवन पदार्थों के लिए तत्वों के 'परमाणु भार' के रूप में शिथिल रूप से संदर्भित किया जाता है।

इसके अलावा, सीआईएएडब्ल्यू ने संक्षिप्त (गोलाकार) मान और सरलीकृत मान प्रकाशित किए हैं (जब सांसारिक स्रोत व्यवस्थित रूप से भिन्न होते हैं)।

परमाणुओं के द्रव्यमान के अन्य उपाय
परमाणु द्रव्यमान (ma) इकाई दा या यू (डाल्टन) के साथ एकल परमाणु का द्रव्यमान है। यह एक विशिष्ट आइसोटोप के द्रव्यमान को परिभाषित करता है, जो कि सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान के निर्धारण के लिए एक इनपुट मूल्य है। तीन सिलिकॉन समस्थानिकों का उदाहरण नीचे दिया गया है।

सापेक्ष समस्थानिक द्रव्यमान विशेष रूप से एकल परमाणु के द्रव्यमान का एक एकीकृत परमाणु द्रव्यमान इकाई के द्रव्यमान का अनुपात है। यह मान भी सापेक्ष है और इसलिए आयामहीन है।

सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान का निर्धारण
आधुनिक सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान (किसी दिए गए तत्व नमूने के लिए विशिष्ट शब्द) की गणना परमाणु द्रव्यमान (प्रत्येक न्यूक्लाइड के लिए) और नमूने के समस्थानिक संरचना के मापा मूल्यों से की जाती है। अत्यधिक सटीक परमाणु द्रव्यमान उपलब्ध हैं वस्तुतः सभी गैर-रेडियोधर्मी न्यूक्लाइड्स के लिए, लेकिन आइसोटोपिक रचनाएं उच्च परिशुद्धता और नमूनों के बीच भिन्नता के अधीन दोनों को मापने के लिए कठिन हैं।  इस कारण से, 22 मोनोन्यूक्लिडिक तत्वों के सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान (जो इन तत्वों के प्रत्येक प्राकृतिक रूप से होने वाले न्यूक्लाइड के लिए समस्थानिक द्रव्यमान के समान हैं) विशेष रूप से उच्च सटीकता के लिए जाने जाते हैं। उदाहरण के लिए, फ्लोरीन के सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान के लिए 38 मिलियन में केवल एक भाग की अनिश्चितता है, एक सटीकता जो अवोगाद्रो स्थिरांक (20 मिलियन में एक भाग) के लिए वर्तमान सर्वोत्तम मूल्य से अधिक है।

गणना सिलिकॉन के लिए अनुकरणीय है, जिसका रिश्तेदार परमाणु द्रव्यमान मैट्रोलोजी में विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। सिलिकॉन प्रकृति में तीन समस्थानिकों के मिश्रण के रूप में मौजूद है: 28Si, 29Si और 30Si इन न्यूक्लाइड्स के परमाणु द्रव्यमान 28Si के लिए 14 बिलियन में एक भाग की शुद्धता और अन्य के लिए एक बिलियन में लगभग एक भाग के लिए जाने जाते हैं। हालांकि, समस्थानिकों के लिए प्राकृतिक बहुतायत की सीमा ऐसी है कि मानक बहुतायत केवल लगभग ± 0.001% (तालिका देखें) को दी जा सकती है।

गणना इस प्रकार है:
 * ए$28$(और) = ($27.977$ × 0.922297) + ($29$ × 0.046832) + ($28.976$ × 0.030872) = 28.0854

अनिश्चितता का अनुमान जटिल है, विशेष रूप से नमूना वितरण आवश्यक रूप से सममित नहीं है: आईयूपीएसी मानक सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान अनुमानित सममित अनिश्चितताओं के साथ उद्धृत किया गया है, और सिलिकॉन के लिए मूल्य 28.0855 (3) है। इस मान में सापेक्षिक मानक अनिश्चितता 1×10–5 या 10 पीपीएम है।

मापन द्वारा इस अनिश्चितता के अलावा, कुछ तत्वों में स्रोतों पर भिन्नता होती है। अर्थात्, विभिन्न स्रोतों (समुद्री जल, चट्टानों) का एक अलग रेडियोधर्मी इतिहास है और इसलिए अलग समस्थानिक संरचना है। इस प्राकृतिक परिवर्तनशीलता को प्रतिबिंबित करने के लिए, आईयूपीएसी ने 2010 में 10 तत्वों के मानक सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान को एक निश्चित संख्या के अतिरिक्त एक अंतराल के रूप में सूचीबद्ध करने का निर्णय लिया।

यह भी देखें

 * शुद्ध और अनुप्रयुक्त रसायन अंतर्राष्ट्रीय संघ (आईयूपीएसी)
 * समस्थानिक प्रचुरता और परमाणु भार पर आयोग (सीआईएएडब्ल्यू)
 * समस्थानिक प्रचुरता और परमाणु भार पर आयोग (सीआईएएडब्ल्यू)

बाहरी कड़ियाँ

 * आईयूपीएसी Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights
 * NIST relative atomic masses of all isotopes and the standard atomic weights of the elements
 * Standard Atomic Weights