Atomová hmotnostní konstanta

Atomová hmotnostní konstanta činí 1/12 klidové hmotnosti atomu uhlíku 12 ( ${}_{6}^{12}{\mbox{C}}$ , tedy uhlíku s 6 protony a 6 neutrony v jádře) v základním stavu a nevázaného chemickými vazbami. Relativní atomová hmotnost a relativní molekulová hmotnost pak udává, kolikrát je klidová hmotnost daného atomu či molekuly větší než tato konstanta.

Značení a hodnota

Značka veličiny: m_u

Hodnota konstanty vyjádřená v jednotkách SI: m_u = 1,660 539 040(20)×10⁻²⁷ kg = (1,660 539 040±0,000 000 020)×10⁻²⁷ kg (hodnota CODATA 2014, nejistota je uvedena jako odhad směrodatné odchylky, tedy 1σ).^[1]

Velikost konstanty se upřesňuje na základě nových měření a korelací s měřením jiných konstant (tzv. adjustace) a publikuje přibližně jedenkrát za 4 roky.

(Unifikovaná) atomová hmotnostní jednotka, dalton

Velikost atomové hmotnostní konstanty je vhodná pro udávání hmotností molekul, atomů, iontů a atomových jader. Proto byla pomocí ní definována příhodná jednotka hmotnosti, tzv. (unifikovaná) atomová hmotnostní jednotka,^{[pozn. 1]} se značkou u.

V chemii, fyzice, technice a biochemii se užívá pro tuto jednotku název dalton (značka Da; někdy se v rozporu s normami používá i značka D, což je však podle norem značka pro dioptrii, jednotku optické mohutnosti). Používání jednotky Da souběžně s u bylo schváleno v roce 2004 organizacemi IUPAP a IUPAC. Uvádí ho též BIPM v příručce SI (oddíl 4.1), tabulce 7^[2], a to na prvním místě, před "unified atomic mass unit", stejně^[3] zní i společná norma ISO a IEC, řada ISO/IEC 80000, Quantities and units.

1 Da = 1 u

Atomovou hmotnostní konstantu lze tedy jednoduše stanovit v jednotkách u, resp. Da:

m_u = 1 u = 1 Da

Z toho je zřejmý převodní vztah k jednotce kilogram:

1 u = 1 Da = 1,660 539 040(20)×10⁻²⁷ kg = (1,660 539 040±0,000 000 020)×10⁻²⁷ kg

Převodní vztah k jednotce eV/c²:

1 u = 1 Da = 931,494 0954(57)×10⁶ eV/c² = (931,494 0954±0,000 0057)×10⁶ eV/c²

(Unifikovaná) atomová hmotnostní jednotka, resp. dalton, nejsou jednotkami SI, i když je akceptováno jejich používání společně s jednotkami SI.^[2]

U jednotky dalton je obvyklé i používání předpon pro dekadické násobky a díly,^[2], na rozdíl od jednotky u.

Historická poznámka

Před rokem 1961, kdy došlo k dohodě mezi organizacemi IUPAC a IUPAP a byla odsouhlasena shora uvedená definice atomové hmotnostní konstanty a z ní vycházející unifikované atomové hmotnostní jednotky, používali chemikové a fyzikové poněkud odlišné definice atomových hmotnostních konstant, resp. jednotek. Jejich hodnoty se proto lišily. Obě sice za základ užívaly atomy kyslíku, ale fyzikové konstantu vztahovali k izotopu kyslíku-16 ( ${}_{8}^{16}{\mbox{O}}$ ), zatímco chemikové vycházeli z přírodní směsi nuklidů kyslíku. Příslušné atomové hmotnostní jednotky se označovaly značkou amu (z anglického atomic mass unit). Vztah k současné unifikované atomové hmotnostní jednotce, resp. daltonu je

1 u = 1 Da = 1,000 317 1 amu(fyz) = 1,000 042 amu(chem)

Používání jednotek amu se od r. 1961 nedoporučuje, v současných normách se již neuvádí ani jako souběžně používaná zastaralá jednotka. Vzhledem k uvedené změně definice této konstanty i příslušné jednotky se pro upřesnění k jejímu dnešnímu názvu dodává slovo unifikovaná, je však přípustné ho vynechávat, neboť vzhledem k dlouhé době, kdy se jednotky amu nepoužívají, již prakticky nehrozí záměna.

Poznámky

↑ Podobný postup není neobvyklý, např. energie se v jaderné a částicové fyzice udávají pomocí jednotky elektronvolt, vycházející z hodnoty jiné důležité konstanty - elementárního náboje.

Reference

↑ Aktuální hodnota konstanty na stránkách NIST
↑ ^a ^b ^c Tabulka mimosoustavových jednotek závislých na experimentálním určení v příručce SI

↑ ISO 80000-10(2009)E Quantities and units, Part 10, Atomic and nuclear physics:

Item No	Quantity	Symbol	Item No	Unit	Symbol
10-4.1	atomic mass, nuclidic mass	$m(\mathrm {X} ),m_{\mathrm {a} }$	10-4.a	kilogram	kg
10-4.2	unified atomic mass constant	$m_{\mathrm {u} }$	10-4.b	dalton, unified atomic mass unit	Da, u

Související články

[2] Podobný postup není neobvyklý, např. energie se v jaderné a částicové fyzice udávají pomocí jednotky elektronvolt, vycházející z hodnoty jiné důležité konstanty - elementárního náboje.

[1] Aktuální hodnota konstanty na stránkách NIST

[tab7-3] Tabulka mimosoustavových jednotek závislých na experimentálním určení v příručce SI

[4] ISO 80000-10(2009)E Quantities and units, Part 10, Atomic and nuclear physics:

Item No Quantity Symbol Item No Unit Symbol

10-4.1 atomic mass, nuclidic mass $m(\mathrm {X} ),m_{\mathrm {a} }$ 10-4.a kilogram kg

10-4.2 unified atomic mass constant $m_{\mathrm {u} }$ 10-4.b dalton, unified atomic mass unit Da, u

[1]

[pozn. 1]

[2]

[3]