Dalton (satuan)

Daltonatausatuan massa atom terpadu(simbol:Daatauu) adalahsatuanmassayang banyak digunakan dalam fisika dan kimia. Ini didefinisikan sebagai 1/12 massa atomkarbon-12netraltak terikatdalamkeadaan dasarnuklir dan elektroniknya dansaat diam.Konstanta massa atom, dilambangkanmu, didefinisikan secara identik, memberimu=m(C)/12 = 1 Da.
Satuan ini biasanya digunakan dalamfisikadankimiauntuk menyatakan massa benda berskala atom, sepertiatom,molekul, danpartikel elementer, baik untuk contoh diskrit maupun beberapa jenis rata-rata ansambel. Misalnya, atomhelium-4memiliki massa 4.0026 Da. Ini adalah sifat intrinsik isotop dan semua helium-4 memiliki massa yang sama.Asam asetilsalisilat (aspirin),C9H8O4, memiliki massa rata-rata sekitar 180.157 Da. Namun, tidak ada molekul asam asetilsalisilat dengan massa ini. Dua massa paling umum dari masing-masing molekul asam asetilsalisilat adalah 180,04228 Da dan 181,04565 Da.
Massa molekulprotein, asam nukleat, dan polimer besar lainnya sering dinyatakan dengan satuan kilodalton (kDa),megadalton (MDa), dll.Titin, salah satu protein terbesar yang diketahui, memiliki massa molekul antara 3 dan 3,7 megadalton.DNAkromosom-1dalamgenom manusiamemiliki sekitar 249 jutapasangan basa, masing-masing dengan massa rata-rata sekitar 650 Da, atau total 156 GDa.
Konstanta massa atom juga dapat dinyatakan sebagaikesetaraan energinya, yaitumuc. Nilai yang direkomendasikan CODATA 2018 adalah:
Megaelektronvolt(MeV) biasanya digunakan sebagai satuan massa dalamfisika partikel, dan nilai ini juga penting untuk penentuan praktis massa atom relatif.
Penafsiranhukum proporsi tertentudalam kerangka teori atom materi menyiratkan bahwa massa atom dari berbagai unsur memiliki rasio tertentu yang bergantung pada unsur-unsurnya. Sementara massa sebenarnya tidak diketahui, massa relatif dapat disimpulkan dari hukum itu. Pada tahun 1803 John Dalton mengusulkan untuk menggunakan (masih belum diketahui) massa atom dari atom paling ringan, yaitu hidrogen, sebagai satuan alami massa atom. Ini adalah dasar dari skala berat atom.
Karena alasan teknis, pada tahun 1898, ahli kimiaWilhelm Ostwalddan yang lainnya mengusulkan untuk mendefinisikan kembali satuan massa atom sebagai 1/16 massa atom oksigen.Proposal itu secara resmi diadopsi olehInternational Committee on Atomic Weights(ICAW) pada tahun 1903. Itu kira-kira massa satu atom hidrogen, tetapi oksigen lebih setuju untuk penentuan eksperimental.
Penemuan isotop oksigen pada tahun 1929 membutuhkan definisi satuan yang lebih tepat. Sayangnya, dua definisi berbeda mulai digunakan. Ahli kimia memilih untuk mendefinisikan AMU sebagai 1/16 dari massa rata-rata atom oksigen seperti yang ditemukan di alam; yaitu, rata-rata massa isotop yang diketahui, ditimbang oleh kelimpahan alaminya. Fisikawan, di sisi lain, mendefinisikannya sebagai 1/16 massa atom isotop oksigen-16. (O).
Keberadaan dua unit berbeda dengan nama yang sama membingungkan, dan perbedaannya (sekitar 1.000282 dalam istilah relatif) cukup besar untuk memengaruhi pengukuran presisi tinggi. Selain itu, ditemukan bahwa isotop oksigen memiliki kelimpahan alami yang berbeda di air dan udara. Karena alasan ini dan alasan lainnya, pada tahun 1961International Union of Pure and Applied Chemistry(IUPAC), yang telah menyerap ICAW, mengadopsi definisi baru dari satuan massa atom untuk digunakan baik dalam fisika maupun kimia; yaitu, 1/12 massa atom karbon-12. Nilai baru ini adalah perantara antara dua definisi sebelumnya, tetapi lebih dekat dengan yang digunakan oleh ahli kimia (yang akan paling terpengaruh oleh perubahan).
Satuan baru ini diberi nama "satuan massa atom" dan diberi simbol baru "u", untuk menggantikan "amu" lama yang telah digunakan untuk satuan berbasis oksigen.Akan tetapi, simbol lama "amu" kadang-kadang digunakan, setelah 1961, untuk merujuk pada unit baru, terutama dalam konteks awam dan persiapan.
Definisi IUPAC 1961 tentang satuan massa atom, dengan nama dan simbol "u", diadopsi olehInternational Bureau for Weights and Measures(BIPM) pada tahun 1971 sebagai "satuan non-SI yang diterima untuk digunakan dengan SI".
Pada tahun 1993, IUPAC mengusulkan nama pendek "dalton" (dengan simbol "Da") untuk satuan massa atom.Seperti nama unit lain seperti watt dan newton, "dalton" tidak menggunakan huruf besar dalam bahasa Inggris, tetapi simbolnya, "Da", dikapitalisasi. Nama tersebut didukung olehInternational Union of Pure and Applied Physics(IUPAP) pada tahun 2005.
Pada tahun 2003, nama tersebut direkomendasikan kepada BIPM olehConsultative Committee for Units, bagian dariCIPM, karena "lebih pendek dan bekerja lebih baik dengan prefiks [SI]". Pada tahun 2006, BIPM memasukkan dalton dalam edisi ke-8 dari definisi formalSI.Nama itu juga terdaftar sebagai alternatif untuk "kesatuan massa atom" olehInternational Organization for Standardizationpada tahun 2009. Sekarang direkomendasikan oleh beberapa penerbit ilmiah,dan beberapa dari mereka menganggap "satuan massa atom" dan "amu" sudah tidak digunakan lagi.
Sebuah proposal dibuat pada tahun 2012 untuk mendefinisikan kembali dalton (dan mungkin satuan massa atom yang bersatu) menjadi1/Ngram, sehingga memutuskan hubungan denganC.  Ini akan menyiratkan perubahan massa atom semua elemen ketika diekspresikan dalam dalton, tetapi perubahan tersebut akan terlalu kecil untuk memiliki efek praktis.
Definisi dalton tidak terpengaruh oleh redefinisi satuan pokok SI 2019,Artinya, 1 Da dalam SI masih 1/12 massa atom karbon-12, besaran yang harus ditentukan secara eksperimental dalam satuan SI. Namun, definisi mol diubah menjadi jumlah zat yang persis sama6,02214076×10entitas dan definisi kilogram juga diubah. Akibatnya, konstanta massa molar tidak lagi tepat 1 g/mol, artinya jumlah gram dalam massa satu mol zat tidak lagi sama persis dengan jumlah dalton dalam massa molekul rata-rata.
Meskipun massa atom relatif ditentukan untuk atom netral, mereka diukur (denganspektrometri massa) untuk ion: oleh karena itu, nilai yang terukur harus dikoreksi untuk massa elektron yang dilepaskan untuk membentuk ion, dan juga untuk massa ekuivalen dariikatan energi elektron,Eb/muc. Energi ikat total dari enam elektron dalam atom karbon-12 adalah 1030.1089 eV =1.650 4163×10J:Eb/muc=1.105 8674×10, atau sekitar satu bagian dalam 10 juta massa atom.
Sebelum redefinisi satuan SI 2019, percobaan ditujukan untuk menentukan nilaikonstanta Avogadrountuk mencari nilai satuan massa atom.
Nilai satuan massa atom yang cukup akurat pertama kali diperoleh secara tidak langsung olehJosef Loschmidtpada tahun 1865, dengan memperkirakan jumlah partikel dalam volume gas tertentu.
Perrin memperkirakan bilangan Avogadro dengan berbagai metode, pada pergantian abad ke-20. Dia dianugerahiPenghargaan Nobel Fisika1926, sebagian besar untuk karyanya ini.
Muatan listrik permolelektron adalah konstanta yang disebut dengankonstanta Faraday, yang nilainya pada dasarnya telah diketahui sejak tahun 1834 ketikaMichael Faradaymenerbitkankaryanya tentang elektrolisis. Pada tahun 1910, Robert Millikan memperoleh pengukuran pertamamuatan pada sebuah elektron,e. Hasil bagiF/ememberikan perkiraan jumlah Avogadro.
Eksperimen klasik adalah eksperimen Bower dan Davis padaNIST,dan bergantung pada pelarutan logamperakdarianodasel elektrolisis, sambil melewatkanarus listrikkonstanIuntuk waktu yang diketahuit. Jikamadalah massa perak yang hilang dari anoda danArberat atom perak, maka konstanta Faraday diberikan oleh:
Ilmuwan NIST menemukan metode untuk mengkompensasi perak yang hilang dari anoda oleh sebab mekanis, dan melakukan analisis isotop perak yang digunakan untuk menentukan berat atomnya. Nilai mereka untuk konstanta Faraday konvensional adalahF90=96.485,39(13) C/mol, yang sesuai dengan nilai konstanta Avogadro dari6,0221449(78)×10mol: kedua nilai memiliki ketidakpastian standar relatif1,3×10.
Dalam praktiknya, konstanta massa atom ditentukan darimassa diam elektronmedanmassa atom relatif elektronAr(e) (yaitu, massa elektron dibagi dengan konstanta massa atom).Massa atom relatif elektron dapat diukur dalam percobaansiklotron, sedangkan sisa massa elektron dapat diturunkan dari konstanta fisik lainnya.
Dimana c adalahkecepatan cahaya,hadalahkonstanta Planck,αadalahkonstanta struktur halus, danR∞adalahkonstanta Rydberg.
Sebagaimana dapat diamati dari nilai-nilai lama (CODATA 2014) pada tabel di bawah ini, faktor pembatas utama ketepatan konstanta Avogadro adalah ketidakpastian nilaikonstanta Planck, karena semua konstanta lain yang berkontribusi pada kalkulasi yang diketahui lebih tepat.
Kekuatannilai konstanta universal yang didefinisikan saat inidapat dipahami dari tabel di bawah ini (CODATA 2018).
Kristal tunggalsilikondapat diproduksi saat ini di fasilitas komersial dengan kemurnian sangat tinggi dan dengan sedikit cacat kisi. Metode ini mendefinisikan konstanta Avogadro sebagai rasiovolume molar,Vm, ke volume atomVatom:
Sel satuan silikon memiliki susunan kemasan kubik 8 atom, dan volume sel satuan dapat diukur dengan menentukan parameter sel satuan tunggal, panjangadari satu sisi kubus.Nilai CODATA 2018 dariauntuk silikon adalah5,431020511(89)×10m.
Dalam praktiknya, pengukuran dilakukan pada jarak yang dikenal sebagaid220(Si), yang merupakan jarak antara bidang yang dilambangkan denganindeks Miller{220}, dan sama dengana/√8.
Komposisi proporsional isotop dari sampel yang digunakan harus diukur dan diperhitungkan. Silikon terjadi dalam tiga isotop stabil (Si,Si,Si), dan variasi alami dalam proporsinya lebih besar daripada ketidakpastian lain dalam pengukuran.Berat atomAruntuk sampel kristal dapat dihitung, karenaberat atom standardari tiganuklidadiketahui dengan sangat akurat. Ini, bersama dengankepadatanyang diukurρdari sampel, memungkinkan volume molarVmakan ditentukan:
DimanaMuadalah konstanta massa molar. Nilai CODATA 2018 untuk volume molar silikon adalah1,205883199(60)×10m⋅mol, dengan ketidakpastian standar relatif dari4,9×10.