Atomová hmotnostní konstanta

Atomová hmotnostní konstanta činí 1/12 klidové hmotnosti atomu 12
6 C (tedy uhlíku-12, prvku 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 = 1,660 539 066 60(50)×10⁻²⁷ kg = (1,660 539 066 60 ±0,000 000 000 50)×10⁻²⁷ kg (hodnota CODATA 2018, 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, i česká verze evropské normy EN ISO 80000-10:2019, tedy ČSN EN ISO 80000-10:2020.

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 = 1,660 539 066 60(50)×10⁻²⁷ kg^[1]

Převodní vztah k jednotce eV/c²:

1 u = 1 Da = 931,494 102 42(28)×10⁶ eV/c²^[1]

(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

↑ ^a ^b ^c Fundamental Physical Constants; 2018 CODATA recommended values. NIST, květen 2019. Dostupné online, PDF (anglicky)
↑ ^a ^b ^c Tabulka mimosoustavových jednotek závislých na experimentálním určení v příručce SI

↑ ČSN EN ISO 80000-10:2020 Veličiny a jednotky - Část 10: Atomová a jaderná fyzika:

Položka	Veličina			Jednotka
č.	Název	Značka	Definice
10-4.1	atomová hmotnost	$m(\mathrm {X} ),m_{\mathrm {X} }$	klidová hmotnost (položka 10-2) atomu X v základním stavu	kg; Da; u
10-4.2	nuklidová hmotnost	$m(\mathrm {X} ),m_{\mathrm {X} }$	klidová hmotnost (položka 10-2) nuklidu X v základním stavu	kg; Da; u
10-4.3	dalton,^NP2),	$m_{\mathrm {u} }$	1/12 z hmotnosti (ISO 80000 4) atomu nuklidu ¹²C v základním stavu v klidu	kg; Da; u
	(unifikovaná) atomová hmotnostní konstanta

^NP2) NÁRODNÍ POZNÁMKA Název dalton, navržený pro unifikovanou atomovou hmotnostní konstantu IUPAC 1993 a schválený IUPAP 1995 byl doporučen CCU 2003 jako kratší a použitelný s SI předponami. Byl zahrnut BIPM 2006 mezi jednotky mimo SI, ale doporučené k užívání s SI; „dalton“ má tedy přednost před dlouhým názvem do té doby užívaným.

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.

[CODATA_2018-1] Fundamental Physical Constants; 2018 CODATA recommended values. NIST, květen 2019. Dostupné online, PDF (anglicky)

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

[4] ČSN EN ISO 80000-10:2020 Veličiny a jednotky - Část 10: Atomová a jaderná fyzika:

Položka Veličina Jednotka

č. Název Značka Definice

10-4.1 atomová hmotnost $m(\mathrm {X} ),m_{\mathrm {X} }$ klidová hmotnost (položka 10-2) atomu X v základním stavu kg; Da; u

10-4.2 nuklidová hmotnost $m(\mathrm {X} ),m_{\mathrm {X} }$ klidová hmotnost (položka 10-2) nuklidu X v základním stavu kg; Da; u

10-4.3 dalton,^NP2), $m_{\mathrm {u} }$ 1/12 z hmotnosti (ISO 80000 4) atomu nuklidu ¹²C v základním stavu v klidu kg; Da; u

(unifikovaná) atomová hmotnostní konstanta

^NP2) NÁRODNÍ POZNÁMKA Název dalton, navržený pro unifikovanou atomovou hmotnostní konstantu IUPAC 1993 a schválený IUPAP 1995 byl doporučen CCU 2003 jako kratší a použitelný s SI předponami. Byl zahrnut BIPM 2006 mezi jednotky mimo SI, ale doporučené k užívání s SI; „dalton“ má tedy přednost před dlouhým názvem do té doby užívaným.

[1]

[pozn. 1]

[2]

[3]