كتلة ذرية

كتلة ذرية
| 0 | 1 |
| --- | --- |
نظام الوحدات الدولي:   كيلوغرام  وحدة كتلة ذرية
التحليل البعدي:   {\mathsf {M}}
تعديل - تعديل مصدري - تعديل ويكي بيانات
ذرة ليثيوم وتتكون من نواة تحتوي على 3 بروتونات و4 نيوترونات، وتوجد 3 إلكترونات تلف حولها في مدارات. عدد البروتونات يحدد نوع العنصر، ومجموع البروتونات والنيوترونات يحدد نظير العنصر. (الإلكترون أخف من كل منهما نحو 1840 مرة).
الكتلة الذرية من خصائص كلّ نظير لعنصر كيميائي (و تسمى أيضاً الكتلة الذرية النسبية أو الوزن الذري) وهي كتلة ذرة واحدة للنظير معبرة عنه بوحدة وحدة كتل ذرية (واختصارها بالعربية:  و.ك.ذ.) ويرمز لها u
في الكيمياء هي وزن 1 مول من العنصر بالجرام؛ فمثلا الكربون-12 له كتلة ذرية تساوى 12، إذ أن 1 مول منه يزن 12 غرام. ولا يوجد أي نظير له كتلة على هيئة عدد صحيح غير الكربون-12، نظرا لتأثير طاقة الترابط بين البروتونات والنيوترونات في نواة الذرة.
اختيرت وحدة الكتلة الذرية u على أن تكون 12/1 من كتلة الكربون-12، الكربون-12 هو المرجع المعياري لجميع العناصر (والنظائر). أي أن الكتلة الذرية للكربون-12 هي 12 u، كما يمكن التعبير عن وحدة الكتلة الذرية u بالغرام فهي تساوي 1.998467052×10−26 كيلوغرام.
الكتلة الذرية Atomic Weight: هو مجموع البروتونات والنيوترونات في نواة العنصر.
الموارد الطبيعية للمواد تبين أن معظم العناصر توجد كخليط من نظائر العنصر، فمثلا الأكسجين وفي نواته الذرية 8 بروتونات. ويوجد منه الأكسجين-16 وفي نواته 8 نيوترونات إلى جانب ال 8 بروتونات؛ ويوجد النظير الاكسجين-17 حيث في نواته 9 نيوترونات، ويوجد الأكسجين-18 وفي نواته 10 نيوترونات. ونسب النظائر ليست متساوية، لهذا لا تكون الكتلة الذرية لعنصر ما عبارة عن عدد صحيح، وانما تكون غالبا أعدادا كسرية (انظر جدول بعض العناصر اسفله).
والانحرافات التي توجد بين الكتلة الذرية وعدد الكتلة هي كالتالي: يبدأ الانحراف موجب في الهيدروجين-1، ويصبح سالب عند الوصول إلى الحديد-56، ويزيد مرة أخرى ليكون موجب في النظائر الأثقل، بزيادة العدد الذري. وهذا يتطابق مع الآتى: الأنشطار النووى للعناصر الأثقل من الحديد ينتج طاقة، وانشطار أي عنصر أخف من الحديد يحتاج طاقة. والعكس صحيح في تفاعلات الانصهار النووى - الانصهار في العناصر الأخف من الحديد ينتج طاقة، والانصهار في العناصر الأثقل من الحديد يتطلب طاقة.
فكما هو موضح بالجدول الدوري فإن الكتلة الذرية المذكورة فيه هي متوسط الكتلة الذرية لكل النظائر الموجودة في العنصر؛ وهذا المتوسط تم قياسه بتواجد نظائر العنصر في الطبيعة فالعنصر يحتوي غالبا على عدة نظائر يختلف فيها عدد النيوترونات (عدد البروتونات في نواة العنصر ثابت، أي ثابت في جميع نظائره؛ بينما تختلف نظائر العنصر عن بعضها البعض بتغير في عدد النيوترونات). وهذه الكتلة الذرية تستخدم في الدراسات الكيميائية الكمية، عندما نزن مثلا كمية 3 غرام من عنصر كالصوديوم أو الكالسيوم. نستخدم هذا للتعبير عن الكتلة بالجرامات لمول واحد من العنصر من ذرات العنصر، وغالبا ما يرجع إليها على أنها جرام الكتلة الذري أو الكتلة المولية.
المصطلح وزن ذري تم استبداله بالكتلة الذرية النسبية في معظم الاستخدامات الحالية. المصطلح الوزن الذري القياسي (يستخدمه IUPAC حاليا) ويرجع لمتوسط الكتلة الذرية النسبية للعنصر.
ويوجد تعريف اخر يطبق على الجزيئات ويسمى الكتلة الجزيئية. ويمكن حساب الكتلة الجزيئية لمركب عن طريق جمع الكتل الذرية للذرات المكونة له مضروبا في نسبة العناصر الموجودة في المعادلة الكيميائية. كما يمكن أيضا حساب كتلة المعادلة للمركبات التي لا تكون جزيئات.
يوجد مقارنة مباشرة وقياسات لكتل الذرات والجزيئات مع مطياف الكتلة.
يحتوى مول واحد من المادة على الكتلة الذرية أو الجزيئية للمادة معبرا عنها بالجرامات. فمثلا الكتلة الذرية للحديد 55.847 (من دون كتابة الوحدة u)، وعلى هذا فإن مول واحد من الحديد له كتلة 55.847 جرام.