Relativna atomska masa

Relativna atomska masa (oznaka A_r) je svojstvena veličina svakog kemijskog elementa (stariji naziv: atomska težina). To je broj koji pokazuje koliko je puta prosječna masa atoma nekog elementa veća od 1/12 mase atoma ugljikova izotopa ¹²C, to jest to je omjer između prosječne mase atoma nekog kemijskog elementa i unificirane atomske jedinice mase. Izražavanje atomskih masa relativnim jedinicama uveo je 1803. John Dalton, koji je za mjernu jedinicu uzeo vodikov atom kao najlakši od svih atoma i pridijelio mu vrijednost 1 (poslije je kao jedinica služila i 1/16 mase atoma kisikova izotopa ¹⁶O). Takvo je izražavanje uvedeno iz praktičnih razloga, jer su mase atoma izvanredno malene (na primjer masa je vodikova atoma 1,673·10^–27 kg). Kako se većina kemijskih elemenata u prirodi pojavljuje u obliku smjese svojih izotopa, relativne atomske mase odgovaraju srednjoj vrijednosti relativnih masa atoma prisutnih izotopa, pa zato redovito nisu cijeli brojevi. Mjerna jedinica relativne atomske mase je broj jedan.^[1]

Relativna atomska masa (A_r) je broj koji nam pokazuje koliko je puta masa nekog atoma veća od atomske jedinice mase, u,^[2] odnosno 1/12 mase atoma izotopa ¹²C.

Relativna atomska masa se računa kao omjer mase atoma i atomske jedinice mase:

${\displaystyle \qquad A_{r}={\frac {m_{a}}{u}}\quad ili\quad m_{a}=A_{r}\cdot u\qquad u=1,6605\cdot 10^{-24}g\qquad u={\frac {1}{12}}m_{a}(^{12}C)}$

Relativna atomska masa je decimalni broj bez jedinice, njegove vrijednosti čitamo iz periodnog sustava elemenata:

${\displaystyle A_{r}(H)=1,00794\quad A_{r}(C)=12,0107\quad A_{r}(O)=15,9994\quad A_{r}(Cl)=35,453\ ...}$

Vrijednosti A_r odnose se na elemente koji se nalaze u prirodi, a oni se često sastoje od nekoliko izotopa zastupljenih u određenim omjerima. Na primjer element bor (B) čine izotopi s 10 i 11 nukleona u prosječnom omjeru 18,83 : 81,17. Tako se od atomskih masa tih izotopa dobiva navedena vrijednost A_r(B) = 10,811. Zato je točniji sljedeći matematički izraz koji sugerira da je masa nekog atoma prosječna masa njegovih izotopa^[3]:

${\displaystyle \qquad A_{r}(X)={\frac {{\bar {m}}_{a}(X)}{m_{a}(^{12}C)/12}}\quad }$

Pomoću relativne atomske mase izračunava se relativna molekulska masa: ${\displaystyle M_{r}={\frac {m_{f}}{u}}\qquad M_{r}{(XY)}=A_{r}{(X)}+A_{r}{(Y)}}$

Relativna atomska masa kao i relativna molekulska masa osnove su za izražavanje molne mase (M), mase jednog mola neke tvari.

Molna masa neke tvari odgovara relativnoj atomskoj ili relativnoj molekulskoj masi uz dodatak jedinice gmol^-1:

${\displaystyle \qquad M(H)=1,00794\quad g\cdot mol^{-1},\quad M(O_{2})=2\cdot 15,9994=31,9988\quad g\cdot mol^{-1}}$

${\displaystyle \quad M(H_{2}O)=[2A_{r}(H)+A_{r}(O)]g\cdot mol^{-1}=[2\cdot 1,00794+15,9994]g\cdot mol^{-1}=18,01528\quad g\cdot mol^{-1}}$

Relativnu atomsku masu uveo je u kemiju John Dalton (1803.) jer kemičari tog vremena nisu imali predodžbu o pravoj veličini ili masi atoma. Tada je bilo poznato samo dvadeset kemijskih elemenata ali je Dalton ispravno pretpostavio da atom vodika ima najmanju masu i njega je uzeo kao atomsku jedinicu mase za uspoređivanje, što je vrijedilo narednih stotinjak godina. Za sve atome računao je relativne mase temeljem poznatih kemijskih reakcija i prirodnih kemijskih zakona koje su definirali kemičari tog vremena. Mase atoma međusobno je uspoređivao kroz omjere masa reaktanata u kemijskim reakcijama jer se mase atoma odnose kao mase tvari.^[3]