परमाणु भार



परमाणु भार ('ma या m) परमाणु का भार है। चूंकि भार का एसआई मात्रक किलोग्राम (इकाई) होता है,और परमाणु भार को अधिकांशतः गैर-एसआई इकाई डाल्टन (इकाई) (प्रतीक: Da) के एकीकृत परमाणु भार इकाई (यू) द्वारा व्यक्त किया जाता है। इस प्रकार Da को $1/4300$ मुक्त कार्बन-12 -12 परमाणु के भार का इसकी जमीनी अवस्था में परिभाषित किया जाता है। परमाणु नाभिक के प्रोटॉन और न्यूट्रॉन परमाणुओं के कुल भार के बराबर होता हैं, जिसमें इलेक्ट्रॉनों और परमाणु बाध्यकारी ऊर्जा में कम योगदान होता है। इस प्रकार, परमाणु भार का सांख्यिक मान जब डाल्टन में व्यक्त किया जाता है, तो भार संख्या के लगभग समान मान होता है। किलोग्राम में भार और डाल्टन में भार के बीच रूपांतरण परमाणु भार स्थिरांक $$m_{\rm{u}}= {{m({\rm{^{12}C}})} \over {12}} = 1\ \rm {Da}$$ का उपयोग करके किया जा सकता है।

रूपांतरण के लिए प्रयुक्त सूत्र है:
 * $$1\ {\rm{Da}}= m_{\rm{u}}={M_{\rm{u}} \over {N_{\rm A}}}={M(^{12}C) \over {12\ N_{\rm A}}} = 1.660\ 539\ 066\ 60(50)\times 10^{-27}\ \mathrm{kg} ,$$

जहाँ $$M_{\rm u}$$ द्रव्यमान भार है, $$N_{\rm A}$$ अवोगाद्रो नियतांक है, और $$M(^{12}\mathrm{C})$$ कार्बन-12 का प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित मोलर भार है।

आपेक्षिक समस्थानिक भार (नीचे अनुभाग देखें) परमाणु भार ma को विभाजित करके प्राप्त किया जा सकता है, इस प्रकार परमाणु भार स्थिरांक mu द्वारा समस्थानिक का आयाम रहित संख्या उत्पन्न करता हैं। इस प्रकार, कार्बन-12 परमाणु का परमाणु भार $1/12$ है, इस प्रकार परिभाषानुसार, कार्बन -12 परमाणु का सापेक्ष समस्थानिक भार केवल 12 होता है। अणु में सभी परमाणुओं के सापेक्ष समस्थानिक भार का योग सापेक्ष आणविक भार होता है।

एक समस्थानिक का परमाणु भार और सापेक्ष समस्थानिक भार तत्व के निश्चित विशिष्ट समस्थानिक को संदर्भित करता है। क्योंकि पदार्थ सामान्यतः विधियाँ समस्थानिक रूप से शुद्ध नहीं होते हैं, तात्विक परमाणु भार का उपयोग करना सुविधाजनक होता है, जो किसी तत्व का औसत (औसत) परमाणु भार होता है, जो समस्थानिकों की प्रचुरता से भारित होता है। इस प्रकार आयाम के कारण मानक परमाणु भार या (मानक) परमाणु भार समस्थानिकों के मिश्रण (विशिष्ट स्वाभाविक रूप से होने वाले) का भारित औसत सापेक्ष समस्थानिक भार है। परमाणु बाध्यकारी ऊर्जा भार दोष (प्रति $E = mc^{2}$) होता हैं।

सापेक्ष समस्थानिक भार
सापेक्ष आइसोटोपिक भार (एक परमाणु का गुण) को औसत मात्रा परमाणु भार (ऊपर देखें) के साथ भ्रमित नहीं होना है, जो कि रासायनिक तत्व के दिए गए नमूने में कई परमाणुओं के मूल्यों का औसत है।

जबकि परमाणु भार पूर्ण भार है, सापेक्ष समस्थानिक भार आयामहीन संख्या है जिसमें कोई इकाई नहीं है। इस प्रकार कार्बन -12 मानक के संबंध में स्केलिंग अनुपात के उपयोग से इकाइयों का यह हानि होता है, और शब्द सापेक्ष समस्थानिक भार में सापेक्ष शब्द कार्बन -12 के इस स्केलिंग सापेक्षता को संदर्भित करता है।

सापेक्ष समस्थानिक भार, तब, दिए गए आइसोटोप का भार होता है (विशेष रूप से, कोई एकल न्यूक्लाइड), जब यह मान कार्बन -12 के भार द्वारा बढ़ाया जाता है, जहां बाद वाले को प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित किया जाता है। समतुल्य रूप से, समस्थानिक या न्यूक्लाइड का सापेक्ष समस्थानिक भार कार्बन -12 परमाणु के भार के 1/12 के सापेक्ष समस्थानिक का भार है।

इस प्रकार उदाहरण के लिए, कार्बन-12 परमाणु का आपेक्षिक समस्थानिक भार ठीक 12 है। तुलना के लिए, कार्बन-12 परमाणु का परमाणु भार ठीक 12 डाल्टन (यूनिट) है। वैकल्पिक रूप से, कार्बन-12 परमाणु के परमाणु भार को किसी अन्य भार इकाई में व्यक्त किया जा सकता है: उदाहरण के लिए, कार्बन-12 परमाणु का परमाणु भार $12 Da$ होता है।

जैसा कि डाल्टन (यूनिट) एस में व्यक्त किए जाने पर संबंधित परमाणु भार के स्थितियों में होता है, इस प्रकार कार्बन -12 के अतिरिक्त अन्य न्यूक्लाइड के सापेक्ष समस्थानिक भार संख्या पूरी संख्या नहीं होती है, किन्तु सदैव पूरी संख्या के करीब होती है। इसकी पूर्णतयः नीचे चर्चा की गई है।

विभिन्न राशियों के लिए समान शब्द
परमाणु भार या सापेक्ष समस्थानिक भार कभी-कभी भ्रमित होते हैं, या गलत विधियों से उपयोग किए जाते हैं, सापेक्ष परमाणु भार (परमाणु भार के रूप में भी जाना जाता है) या मानक परमाणु भार (परमाणु भार की विशेष किस्म, इस अर्थ में कि यह मानकीकृत है) के समानार्थक शब्द हैं। चूंकि, जैसा कि परिचय में बताया गया है, परमाणु भार निरपेक्ष भार है जबकि अन्य सभी शब्द आयाम रहित होते हैं। इस प्रकार सापेक्ष परमाणु भार और मानक परमाणु भार तात्विक नमूनों में सापेक्ष परमाणु भार का अधिकतम औसत के लिए शब्दों का प्रतिनिधित्व करते हैं, एकल न्यूक्लाइड के लिए नहीं होते हैं। जैसे, सापेक्ष परमाणु भार और मानक परमाणु भार अधिकांशतः सापेक्ष समस्थानिक भार से संख्यात्मक रूप से भिन्न होते हैं।

परमाणु भार (सापेक्ष समस्थानिक भार) को परमाणु के भार के रूप में परिभाषित किया जाता है, इस प्रकार जो मूल समय में केवल आइसोटोप (न्यूक्लाइड) हो सकता है, और अधिकता-भारित औसत नहीं होते है, जैसा कि सापेक्ष परमाणु भार/परमाणु के स्थितियों में वज़न होता है। इसलिए,एक रासायनिक तत्व के प्रत्येक आइसोटोप और न्यूक्लाइड का परमाणु भार या सापेक्ष समस्थानिक भार की संख्या होती है जिसे सिद्धांतिक रूप में उच्च परिशुद्धता के लिए मापा जा सकता है, क्योंकि इस प्रकार के न्यूक्लाइड के प्रत्येक भाग के हर दूसरे भाग के समान होने का आशय होता है, जैसा कि ही ऊर्जा अवस्था में दिए गए प्रकार के सभी परमाणु, और विशेष न्यूक्लाइड के प्रत्येक नमूने से न्यूक्लाइड के हर दूसरे नमूने के भार में बिल्कुल समान होने का आशय होता है। इस प्रकार उदाहरण के लिए ऑक्सीजन -16 के प्रत्येक परमाणु में ऑक्सीजन -16 के दूसरे परमाणु के समान परमाणु भार (सापेक्ष समस्थानिक भार) होने का आशय होता है।

कई तत्वों की स्थितियों में जिनमें स्वाभाविक रूप से होने वाला आइसोटोप (मोनोन्यूक्लिडिक तत्व) या प्रमुख आइसोटोप होता है, इस प्रकार सबसे सामान्य आइसोटोप के परमाणु भार और (मानक) सापेक्ष परमाणु भार या (मानक) परमाणु भार के बीच का अंतर छोटा या शून्य भी हो सकता है, और अधिकांश थोक गणनाओं को प्रभावित नहीं करता है। चूंकि, ऐसी त्रुटि सम्मलित हो सकती है और यहां तक ​​​​कि महत्वपूर्ण हो भी सकती है जब तत्वों के लिए अलग-अलग परमाणुओं पर विचार किया जाता है जो मोनोन्यूक्लिडिक नहीं होते हैं।

गैर-मोनोन्यूक्लिडिक तत्वों के लिए जिनमें से अधिक सामान्य आइसोटोप समस्थानिक होते हैं,और इस प्रकार सापेक्ष परमाणु भार (परमाणु भार) में संख्यात्मक अंतर यहां पर सबसे सामान्य सापेक्ष समस्थानिक भार से आधा भार इकाई या अधिक हो सकता है (उदाहरण के लिए क्लोरीन की स्थितियों को देखने पर जहां परमाणु भार और मानक परमाणु भार लगभग 35.45 हैं)। असामान्य समस्थानिक का परमाणु भार (सापेक्ष समस्थानिक भार) कई भार इकाइयों द्वारा सापेक्ष परमाणु भार के, परमाणु भार या मानक परमाणु भार से भिन्न हो सकता है।

सापेक्ष समस्थानिक भार सदैव पूर्ण-संख्या के मूल्यों के करीब होते हैं, किन्तु कभी नहीं (कार्बन -12 के स्थितियों को छोड़कर) बिल्कुल पूर्ण संख्या, दो कारणों से:


 * प्रोटॉन और न्यूट्रॉन का अलग-अलग भार होता है, और अलग-अलग न्यूक्लाइड में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के अलग-अलग अनुपात होते हैं।
 * परमाणु भार के भार अलग-अलग सीमा तक उनकी बाध्यकारी ऊर्जा द्वारा कम हो जाते हैं।

इस प्रकार परमाणु भार से भार संख्या (न्यूक्लिऑन की संख्या) का अनुपात 56Fe के लिए $0 kg$ से 1H के लिए $0.999$ तक भिन्न होता है।

परमाणु बाध्यकारी ऊर्जा के कारण कोई भार दोष प्रयोगात्मक रूप से मुक्त नाभिकों की समान संख्या के भार का छोटा अंश (1% से कम) होता है। जब कार्बन-12 में प्रति न्यूक्लिऑन के औसत भार की तुलना की जाती है, जो अन्य परमाणुओं की तुलना में मध्यम दृढ़ता से बाध्य होता है, तो इस प्रकार अधिकांश परमाणुओं के लिए बंधन का भार दोष डाल्टन (कार्बन-12 पर आधारित एकीकृत परमाणु भार इकाई) का छोटा अंश होता है। चूँकि मुक्त प्रोटॉन और न्यूट्रॉन दूसरे से भार में डाल्टन के छोटे से अंश ($1.008$) से भिन्न होते हैं, सापेक्ष समस्थानिक भार, या डाल्टन में दिए गए किसी भी न्यूक्लाइड के परमाणु भार को गोल करते हुए निकटतम पूर्ण संख्या के लिए, सदैव न्यूक्लिऑन संख्या, या भार संख्या देता है। इसके अतिरिक्त, न्यूट्रॉन गणना (न्यूट्रॉन संख्या) भार संख्या (न्यूक्लियॉन गिनती) से प्रोटॉन (परमाणु संख्या) की संख्या घटाकर प्राप्त की जाती है।

परमाणु भार में त्रुटि
परमाणु भार और भार संख्या के अनुपात में 1 से विचलन की मात्रा इस प्रकार है: विचलन हाइड्रोजन -1 पर धनात्मक प्रारंभ होता है, तब तक घटता है जब तक कि यह हीलियम-4 पर स्थानीय न्यूनतम तक नहीं पहुंच जाता है। लिथियम, बेरिलियम और बोरॉन के समस्थानिक हीलियम की तुलना में कम शक्तिशाली बंधों से संयोजित होते हैं, जैसा कि उनके बढ़ते भार-से-भार संख्या अनुपात द्वारा दिखाया गया है।

यहाँ पर उपलब्ध ट्रिटियम (3H) या 3He के साथ फ्यूज कर सकता है; ये प्रक्रियाएं बिग बैंग न्यूक्लियोसिंथेसिस के दौरान हुईं। सात से अधिक न्यूक्लिऑन वाले तत्वों के निर्माण के लिए ट्रिपल अल्फा प्रक्रिया में 4He के तीन परमाणुओं के संलयन की आवश्यकता होती है, कार्बन -12 का उत्पादन करने के लिए लिथियम, बेरिलियम और बोरॉन को छोड़कर उपयोग मे लाया जाता हैं।

इस प्रकार कार्बन भार (डाल्टों में) से भार संख्या के अनुपात को 1 के रूप में परिभाषित किया जाता है, और इस प्रकार कार्बन के बाद यह से कम हो जाता है जब तक कि लोहे -56 पर न्यूनतम नहीं पहुंच जाता (आयरन -58 और निकल -62 के लिए केवल थोड़ा अधिक मूल्य के साथ) )है, फिर परमाणु संख्या बढ़ने के साथ, इस प्रकार भारी समस्थानिकों में धनात्मक मानों तक बढ़ जाता है। यह इस तथ्य से मेल करता है कि जिकोनियम से भारी तत्व में परमाणु विखंडन से ऊर्जा उत्पन्न होती है, और नाइओबियम से हल्के किसी भी तत्व में विखंडन के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है। दूसरी ओर, स्कैंडियम (हीलियम को छोड़कर) से हल्के तत्व के दो परमाणुओं के नाभिकीय संलयन से ऊर्जा उत्पन्न होती है, जबकि कैल्शियम से भारी तत्वों में संलयन के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है। 4बेरिलियम-8 देने वाले 4He के दो परमाणुओं का संलयन 4Be-8 प्राप्त करने के लिए उसे ऊर्जा की आवश्यकता होगी, और बेरिलियम जल्दी से फिर से अलग हो जाएगा। 4He ट्रिटियम (3H) या 3He के साथ फ्यूज कर सकता है, ये प्रक्रियाएं बिग बैंग न्यूक्लियोसिंथेसिस के समय हुआ करती है। सात से अधिक न्यूक्लिऑन वाले तत्वों के निर्माण के लिए ट्रिपल अल्फा प्रक्रिया में 4He तीन परमाणुओं के संलयन की आवश्यकता होती है, इस प्रकार कार्बन-12 का उत्पादन करने के लिए लिथियम, बेरिलियम और बोरॉन को छोड़ देता है।

यहाँ भार संख्या से परमाणु भार के अनुपात के कुछ मान दिए गए हैं:

परमाणु भार का मापन
मास स्पेक्ट्रोमेट्री के साथ परमाणुओं के भार की प्रत्यक्ष तुलना और माप प्राप्त की जाती है।

परमाणु और आणविक भार के बीच संबंध
समान परिभाषाएँ अणुओं पर लागू होती हैं। यौगिक के आणविक भार की गणना उसके घटक परमाणुओं के परमाणु भार (मानक परमाणु भार नहीं) को जोड़कर की जा सकती है। इसके विपरीत, द्रव्यमान भार की गणना विधियों के मानक परमाणु भार (परमाणु या न्यूक्लाइड भार नहीं) से की जाती है। इस प्रकार आणविक भार और द्रव्यमान भार संख्यात्मक मान में थोड़ा भिन्न होते हैं और यह विभिन्न अवधारणाओं का प्रतिनिधित्व करते हैं। आणविक भार अणु का भार होता है, जो इसके घटक परमाणु भार का योग होता है। इस प्रकार द्रव्यमान भार रासायनिक रूप से शुद्ध किन्तु समस्थानिक रूप से विषम पहनावे में घटक अणुओं के भार का औसत होता है। दोनों ही स्थितियों में, परमाणुओं की बहुलता (जितनी बार होती है) को ध्यान में रखा जाना चाहिए, विधियाँ प्रत्येक अद्वितीय भार को उसकी बहुलता से गुणा करती है।

इतिहास
1803 और 1805 के बीच जॉन डाल्टन और थॉमस थॉमसन (केमिस्ट) और 1808 और 1826 के बीच जॉन्स जैकब बेर्ज़ेलियस सापेक्ष परमाणु भार निर्धारित करने वाले पहले वैज्ञानिक थे। सापेक्ष परमाणु भार (परमाणु भार) मूल रूप से सबसे हल्के तत्व, हाइड्रोजन, के सापेक्ष परिभाषित किया गया था। जिसे 1.00 के रूप में लिया गया था, और इस प्रकार 1820 के दशक में, प्राउट की परिकल्पना ने कहा कि सभी तत्वों के परमाणु भार हाइड्रोजन के सही गुणक सिद्ध होंगे। चूंकि, बर्ज़ेलियस ने शीघ्र ही सिद्ध कर दिया कि यह लगभग सच भी नहीं था, और कुछ तत्वों के लिए, जैसे कि क्लोरीन, सापेक्ष परमाणु भार, लगभग 35.5 पर, हाइड्रोजन के दो अभिन्न गुणकों के बीच लगभग आधे रास्ते में गिर जाता है। अभी भी यह अधिक समस्थानिकों के मिश्रण के कारण दिखाया गया था, और यह शुद्ध समस्थानिकों, या न्यूक्लाइड्स के परमाणु भार, हाइड्रोजन भार के लगभग 1% के भीतर गुणक होता हैं।

1860 के दशक में, स्टैनिस्लास कैनिजारो ने अवोगाद्रो के नियम (विशेष रूप से 1860 के कार्लज़ूए कांग्रेस में) को लागू करके सापेक्ष परमाणु भार को परिष्कृत किया। उन्होंने तत्वों के सापेक्ष परमाणु भार को निर्धारित करने के लिए नियम तैयार किया: विभिन्न अणुओं में निहित ही तत्व की विभिन्न मात्राएँ परमाणु भार के सभी गुणक हैं और इस प्रकार गैसों के संग्रह के वाष्प घनत्व की तुलना करके सापेक्ष परमाणु भार और आणविक भार निर्धारित करते हैं। प्रश्न में या अधिक रासायनिक तत्व वाले अणु का उपयोग किया जाता हैं।

20वीं शताब्दी में, 1960 के दशक तक, रसायनशास्त्रियों और भौतिकविदों ने दो अलग-अलग परमाणु-भार पैमानों का उपयोग किया जाता है। रसायनज्ञों ने "परमाणु भार इकाई" (एएमयू) पैमाने का उपयोग किया जैसे कि ऑक्सीजन समस्थानिकों के प्राकृतिक मिश्रण का परमाणु भार 16 था, जबकि भौतिकविदों ने समान संख्या 16 को केवल सबसे आम ऑक्सीजन समस्थानिक के परमाणु भार को सौंपा (16O, जिसमें आठ प्रोटॉन और आठ न्यूट्रॉन हैं)। चूंकि, क्योंकि ऑक्सीजन -17 और ऑक्सीजन -18 भी प्राकृतिक ऑक्सीजन में सम्मलित होते हैं, इससे परमाणु भार की दो अलग-अलग सूचियाँ बन जाती है। कार्बन-12 पर आधारित एकीकृत पैमाना पर 12C, रसायनज्ञों के पैमाने के संख्यात्मक रूप से समीप होते हुए, भौतिकविदों को शुद्ध आइसोटोप पर पैमाने को आधार बनाने की आवश्यकता को पूरा करता है। इसे 'एकीकृत परमाणु भार इकाई' के रूप में अपनाया गया था। इस प्रकार इकाइयों की वर्तमान अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली (एसआई) इस इकाई के नाम के लिए प्राथमिक सिफारिश डाल्टन (इकाई) और प्रतीक 'Da' है। नाम 'एकीकृत परमाणु भार इकाई' और प्रतीक 'यू' ही इकाई के लिए मान्यता प्राप्त नाम और प्रतीक हैं।

अधिकांश वर्तमान उपयोग में परमाणु भार शब्द को धीरे-धीरे समाप्त किया जा रहा है और सापेक्ष परमाणु भार द्वारा प्रतिस्थापित किया जा रहा है। इस प्रकार नामकरण में यह परिवर्तन 1960 के दशक तक पहुँचता है और वैज्ञानिक समुदाय में बहुत बहस का स्रोत रहा है, जो एकीकृत परमाणु भार इकाई को अपनाने और इस अहसास से प्रारंभ हुआ था कि वजन कुछ मायनों में अनुचित शब्द था।"परमाणु भार" शब्द रखने का तर्क मुख्य रूप से था कि यह क्षेत्र में उन लोगों के लिए अच्छी प्रकार से समझा जाने वाला शब्द था, कि "परमाणु भार" शब्द पहले से ही उपयोग में होता था (जैसा कि यह वर्तमान में परिभाषित है) और "सापेक्ष परमाणु भार" शब्द आसानी से भ्रमित हो सकता है। इस प्रकार सापेक्ष समस्थानिक भार के साथ (किसी दिए गए न्यूक्लाइड के एकल परमाणु का भार, कार्बन -12 के भार के 1/12 के सापेक्ष विमाहीन रूप से व्यक्त किया गया हैं।

1979 की संधि में, "सापेक्ष परमाणु भार" शब्द को परमाणु भार के द्वितीयक पर्याय के रूप में प्रस्तुत किया गया था। बीस साल बाद इन पर्यायवाची शब्दों की प्रधानता को परिवर्तित दिया गया था, और "सापेक्ष परमाणु भार"  शब्द अब भी उपयोगी शब्द है।

चूंकि, शब्द "मानक परमाणु भार" (अलग-अलग नमूनों की मानकीकृत अपेक्षा परमाणु भार को प्रकट करते हुए) को परिवर्तित नहीं किया गया है, क्योंकि "सापेक्ष परमाणु भार" के साथ "परमाणु भार" के साधारण प्रतिस्थापन के परिणामस्वरूप शब्द " मानक सापेक्ष परमाणु भार" होता है।

यह भी देखें

 * परमाणु संख्या
 * परमाण्विक भार इकाई
 * आइसोटोप
 * आइसोटोप जियोकेमिस्ट्री
 * मॉलिक्यूलर मास्स
 * जीन स्टास

बाहरी संबंध

 * NIST relative atomic masses of all isotopes and the standard atomic weights of the elements
 * AME2003 Atomic Mass Evaluation from the National Nuclear Data Center