¿Existe alguna forma de determinar experimentalmente la masa real del isótopo C-12, que se define exactamente como 12 amu?

Question

Como la mayoría de ustedes sabe, la medición de las masas atómicas tiene más de 200 años de historia y los químicos meticulosos dedujeron las masas atómicas a partir de reacciones químicas hasta la década de 1940. Más tarde, el espectrómetro de masas se convirtió en la herramienta para determinar las masas atómicas. En cada caso, los científicos asignaban a uno de los elementos un arbitraria número y calculó las masas relativas a eso. Por ejemplo, los primeros químicos, como Dalton, establecieron el H exactamente como 1. Más tarde, el O-16 se fijó exactamente en 16. En la década de 1960, se eligió el C-12 como referencia y su masa atómica se fijó en 12. Hoy en día, todas las masas atómicas de la tabla periódica son iguales. Hoy en día, todas las masas atómicas de la tabla periódica son relativa masas atómicas con C-12 como referencia.

Lo que me desconcierta es que si todas las masas atómicas son relativas a un elemento concreto, ¿cuál es la masa real de un elemento? Todas estas definiciones fueron elegidas por los químicos sin ninguna justificación teórica en el pasado. Me refiero a que O-16 se fijó en 16 cuando el concepto de estructura atómica ni siquiera estaba claro.

Con la disponibilidad experimental de balanzas Kibble y esferas de silicio perfectas, ¿sería posible deshacerse de relativa masas atómicas en el futuro y hallar las verdaderas masas atómicas (absolutas) de los elementos?

P.D. Editar La masa de átomos de carbono u oxígeno procede de un definición circular (como se indica en la respuesta). Todas estas masas se calculan suponiendo que 1 mol de átomos de C-12 pesa exactamente 12 g. Hay una larga historia detrás de esto. No quería repetirlo todo aquí. No me preocupan los kg ni nada por el estilo. Lo único que digo es si nuevos enfoques como la balanza de Kibble nos permitirían deshacernos de las masas atómicas relativas.

Answer 1

Una búsqueda rápida en google le dará la masa de un átomo de carbono como $1.9944235\cdot10^{-26\ }kg$ y la del átomo de oxígeno como $2.6566962\cdot10^{-26\ }kg$ .

Estas son las masas absolutas de los elementos en unidades SI. Pero, si lo piensas, ¿es intuitivo utilizar estas masas para hacer cálculos?

La unidad de masa atómica actual es extremadamente cómoda, y (aunque no tengo mucha idea al respecto) creo que la química física tiene mucho que ver con los conceptos de moles y masas molares, que se hacen mucho más fáciles y lógicos utilizando las masas relativas.

Por cierto, tu idea de una justificación teórica es defectuosa. Tenemos tanto justificación teórica para utilizar los kilogramos como unidad del SI como lo hemos hecho para utilizar la masa atómica. Un kilogramo era simplemente la masa de un cilindro de platino-iridio (IPK), y ahora se define utilizando el análisis dimensional (si no recuerdo mal) tras fijar valores de segundo ( s ), metro ( m ) y la constante de Planck.

En resumen, casi todas nuestras mediciones son relativas, y utilizamos la más conveniente para una situación concreta

Answer 2

Los números enteros proceden de la observación experimental de que los átomos están compuestos por núcleos cargados positivamente con electrones negativos ligados a su alrededor, y el número de electrones neutraliza el número de protones del núcleo. Así pues, a cada átomo se le asigna un número atómico, que es un número entero y lo caracteriza en la tabla.

Lo que tu llamas unidades de masa atómica la wikipedia lo tiene como Unidades Dalton. En honor a Dalton que registró por primera vez la tabla periódica que ahora se ordena según el número atómico de los elementos (es decir, el número de cargas ).

El dalton o unidad de masa atómica unificada (símbolos: En o u ) es una unidad de masa muy utilizada en física y química. Se define como 1/12 de la masa de un átomo neutro no ligado de carbono-12 en su estado básico nuclear y electrónico y en reposo.

Es útil para que las personas que realizan cálculos no tengan que llevar kilogramos u otros unidades de masa en el microcosmos de los átomos y las moléculas.