आपेक्षिक परमाणु द्रव्यमान

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See also: मानक परमाणु भार

आपेक्षिक परमाणु द्रव्यमान (प्रतीक: Ar कभी-कभी संक्षिप्त मे आरएएम), जिसे संक्षिप्त रूप मे परमाणु भार द्वारा भी जाना जाता है यह एक आयाम रहित भौतिक राशि है, जिसे परमाणु द्रव्यमान स्थिरांक के लिए दिए गए प्रतिदर्श में एक रासायनिक तत्व के परमाणुओं के औसत द्रव्यमान अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है। परमाणु द्रव्यमान स्थिरांक (प्रतीक: mu) को 1/12 कार्बन-12 परमाणु द्रव्यमान के रूप में परिभाषित किया गया है ।[1][2] चूँकि अनुपात में दोनों परिमाप द्रव्यमान और परिणामी मान आयाम रहित है, इसलिए मान को आपेक्षिक कहा जाता है।

किसी दिए गए प्रतिदर्श के लिए, तत्व का आपेक्षिक परमाणु द्रव्यमान प्रतिदर्श में सम्मिलित अलग-अलग परमाणुओं (उनके समस्थानिकों सहित) के द्रव्यमान का भारित अंकगणितीय माध्य होता है। यह राशि प्रतिदर्शो के बीच पर्याप्त रूप से भिन्न हो सकती है क्योंकि प्रतिदर्श की उत्पत्ति (और इसलिए इसका रेडियोधर्मी इतिहास या प्रसार इतिहास) समस्थानिक बहुलता के अद्वितीय संयोजनों का उत्पादन कर सकती है। उदाहरण के लिए, स्थिर कार्बन-12 और कार्बन -13 समस्थानिकों के एक अलग मिश्रण के कारण, ज्वालामुखीय मीथेन से मौलिक कार्बन का एक प्रतिदर्श पौधे या पशुओं के ऊतकों से एकत्रित एक से भिन्न आपेक्षिक परमाणु द्रव्यमान होता है।

अधिक सामान्य और विशिष्ट राशि, जिसे मानक परमाणु भार (Ar, मानक) के रूप में जाना जाता है, यह कई अलग-अलग प्रतिदर्शो से प्राप्त आपेक्षिक परमाणु द्रव्यमान का एक अनुप्रयोग है। इसे कभी-कभी पृथ्वी से लिए गए, विभिन्न स्रोतों के साथ सभी भौतिक स्रोतों से दिए गए, तत्वों के परमाणुओं के सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान के मानों की अपेक्षित सीमा के रूप में व्याख्या की जाती है।[3] परमाणु भार प्रायः मानक परमाणु भार के पर्याय के रूप में अव्यवस्थित और अनुपयुक्त तरीके से उपयोग किया जाता है (क्योंकि मानक परमाणु भार एक प्रकार नहीं होते हैं) मानक परमाणु भार सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान का व्यापक रूप से प्रकाशित संस्करण है।

इसके अतिरिक्त, आपेक्षिक परमाणु द्रव्यमान के विपरीत परमाणु भार (किसी भी तत्व के लिए) शब्द के निरंतर उपयोग ने कम से कम 1960 के दशक से पर्याप्त निर्गमन को आकर्षित किया है, मुख्य रूप से भौतिकी में भार और द्रव्यमान के बीच तकनीकी अंतर के कारण[4] आईयूपीएसी द्वारा आधिकारिक रूप से दोनों शर्तों को स्वीकृति दी गई है। शब्द "आपेक्षिक परमाणु द्रव्यमान" अब परमाणु भार को अधिमानित शब्द के रूप में परिवर्तित कर रहा है, हालांकि शब्द "मानक परमाणु भार" (यथार्थ रूप से मानक आपेक्षिक परमाणु द्रव्यमान के विपरीत) का उपयोग प्रारम्भ है।

परिभाषा

आपेक्षिक परमाणु द्रव्यमान औसत परमाणु द्रव्यमान द्वारा निर्धारित किया जाता है या किसी विशेष प्रतिदर्श में पाए गए किसी विशेष रासायनिक तत्व के सभी परमाणुओं के परमाणु द्रव्यमान का भारित औसत होता है, जिसकी तुलना कार्बन-12 के परमाणु द्रव्यमान से की जाती है।[5] यह तुलना दो भारों का भागफल है, जो मान को आयाम रहित (बिना इकाई के) बनाता है। यह भागफल सापेक्ष शब्द की व्याख्या करता है तथा प्रतिदर्श द्रव्यमान के मान को कार्बन-12 के सापेक्ष माना जाता है।

यह परमाणु भार का एक पर्याय शब्द है, हालांकि इसे सापेक्ष समस्थानिक द्रव्यमान के साथ अस्पष्ट नहीं होना है। आपेक्षिक परमाणु द्रव्यमान को प्रायः मानक परमाणु भार के पर्याय के रूप में उपयोग किया जाता है और इन राशियों में अधिव्यापी मान हो सकते हैं यदि आपेक्षिक परमाणु द्रव्यमान का उपयोग परिभाषित शर्तों के अंतर्गत पृथ्वी से एक तत्व के लिए किया जाता है। हालाँकि, आपेक्षिक परमाणु द्रव्यमान (परमाणु भार) अभी भी मानक परमाणु भार से तकनीकी रूप से भिन्न है क्योंकि यह केवल एक प्रतिदर्श से प्राप्त परमाणुओं पर उपयुक्त होता है और भौतिक प्रतिदर्शो तक ही सीमित नहीं होता है, जबकि मानक परमाणु भार के कई औसत प्रतिदर्श होते हैं, लेकिन केवल भौतिक स्रोतों से आपेक्षिक परमाणु द्रव्यमान का एक अत्यधिक सामान्य शब्द है जो प्रायः व्यापक रूप से गैर-भौतिक वातावरण या अत्यधिक विशिष्ट भौतिक वातावरण से लिए गए प्रतिदर्शो को संदर्भित कर सकता है जो भौतिक-माध्य से अत्यधिक भिन्न हो सकते हैं मानक परमाणु भार परिलक्षित परमाणु की तुलना या माप अनिश्चितता के विभिन्न भागो को प्रतिबिंबित कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, महत्वपूर्ण आंकड़ों की संख्या आदि।

वर्तमान परिभाषा

प्रचलित आईयूपीएसी परिभाषाएँ ( गोल्ड बुक से ली गई हैं) हैं:

परमाणु भार --- आपेक्षिक परमाणु द्रव्यमान[6] देखें:

और

आपेक्षिक परमाणु द्रव्यमान (परमाणु भार) — एकीकृत परमाणु द्रव्यमान इकाई के लिए परमाणु के औसत द्रव्यमान का अनुपात।[7]

यहां "एकीकृत परमाणु द्रव्यमान इकाई" का अर्थ 12C के परमाणु के द्रव्यमान का 1⁄12 इसकी मूल अवस्था है।[8]

आईयूपीएसी आपेक्षिक परमाणु द्रव्यमान की परिभाषा[1]

एक निर्दिष्ट स्रोत से एक तत्व का एक परमाणु भार (आपेक्षिक परमाणु द्रव्यमान) तत्व के औसत द्रव्यमान प्रति परमाणु का अनुपात 12C के परमाणु के द्रव्यमान का 1⁄12 है।

परिभाषा द्वारा एक परमाणु भार निर्दिष्ट करता है, क्योंकि एक तत्व के स्रोत के आधार पर अलग-अलग आपेक्षिक परमाणु द्रव्यमान होते है। उदाहरण के लिए, तुर्की के बोरॉन का परमाणु भार कैलिफोर्निया के बोरॉन की तुलना में कम है, क्योंकि इसकी समस्थानिक संरचना भिन्न होती है।[9][10] यद्यपि समस्थानिक विश्लेषण मे व्यय और कठिनाई को देखते हुए, इसके अतिरिक्त मानक परमाणु भार के सारणीबद्ध मान को प्रतिस्थापित करना सामान्य होता है, जो कि रासायनिक प्रयोगशालाओं में सर्वव्यापी होते हैं और जिन्हें आईयूपीएसी के समस्थानिक बहुलता और परमाणु भार आयोग (सीआईएएडब्ल्यू) द्वारा द्विवार्षिक रूप से संशोधित किया जाता है।[11]

ऐतिहासिक उपयोग

प्राथमिक (1961 से पहले) परमाणु द्रव्यमान इकाई (प्रतीक: एएमयू या एशियाई मौद्रिक संघ) पर आधारित ऐतिहासिक सापेक्ष संदर्भ के लिए ऑक्सीजन -16 के आपेक्षिक समस्थानिक द्रव्यमान या ऑक्सीजन आपेक्षिक परमाणु द्रव्यमान (अर्थात, परमाणु भार) का उपयोग करते थे। इन समस्याओं की व्याख्या के लिए आधुनिक एकीकृत परमाणु द्रव्यमान इकाई के इतिहास पर लेख देखें।

मानक परमाणु भार

Main article: मानक परमाणु भार

आईयूपीएसी आयोग सीआईएएडब्ल्यू मानक परमाणु भार नामक भौतिक आपेक्षिक परमाणु द्रव्यमान या परमाणु भार के लिए एक अपेक्षा अंतराल मान रखता है। मानक परमाणु भार के लिए रेडियोधर्मिता के संबंध में स्रोतों का भौतिक, प्राकृतिक और स्थिर होना आवश्यक है। इसके अतिरिक्त, 84 स्थिर तत्वों के लिए शोध प्रक्रिया के लिए आवश्यकता होती हैं। अंततः सीआईएएडब्ल्यू ने इस मानक परमाणु भार को निर्धारित किया है। तथा इन मान को व्यापक रूप से प्रकाशित किया जाता है और औषधीय और व्यावसायिक व्यापार जैसे वास्तविक सक्रिय पदार्थों के लिए तत्वों के परमाणु भार को अव्यवस्थित रूप से संदर्भित किया जाता है।

इसके अतिरिक्त, जब भौतिक स्रोत व्यवस्थित रूप से भिन्न होते हैं। तब उनके लिए सीआईएएडब्ल्यू ने संक्षिप्त (वृत्ताकार) मान और सरलीकृत मान प्रकाशित किए हैं।

परमाणुओं के द्रव्यमान के अन्य उपाय

परमाणु द्रव्यमान (ma) इकाई डीए या यू (डाल्टन) के साथ एकल परमाणु का द्रव्यमान है। यह एक विशिष्ट समस्थानिक के द्रव्यमान को परिभाषित करता है, जो कि आपेक्षिक परमाणु द्रव्यमान के निर्धारण के लिए एक इनपुट मान है। तीन सिलिकॉन समस्थानिकों के उदाहरण निम्नलिखित है।

आपेक्षिक समस्थानिक द्रव्यमान विशेष रूप से एकल परमाणु के द्रव्यमान का एक एकीकृत परमाणु द्रव्यमान इकाई के द्रव्यमान का अनुपात है। यह मान भी इसीलिए आपेक्षिक और आयाम रहित है।

आपेक्षिक परमाणु द्रव्यमान का निर्धारण

Main article: समस्थानिक भूरसायन

आधुनिक आपेक्षिक परमाणु द्रव्यमान (किसी दिए गए तत्व प्रतिदर्श के लिए विशिष्ट शब्द) की गणना परमाणु द्रव्यमान (प्रत्येक न्यूक्लाइड के लिए) और प्रतिदर्श के समस्थानिक संरचना के निश्चित मान से की जाती है। वस्तुतः सभी गैर-रेडियोधर्मी न्यूक्लाइड्स के लिए अत्यधिक यथार्थ परमाणु द्रव्यमान उपलब्ध हैं [12][13] लेकिन समस्थानिकिक रचनाओ को उच्च परिशुद्धता और प्रतिदर्शो के बीच भिन्नता के आश्रित रूप से दोनों को मापने के लिए कठिनाई होती हैं।[14][15] इसी कारण से 22 मोनोन्यूक्लिडिक तत्वों के आपेक्षिक परमाणु द्रव्यमान जो इन तत्वों के प्रत्येक प्राकृतिक रूप से होने वाले न्यूक्लाइड के लिए समस्थानिक द्रव्यमान के समान हैं तथा विशेष रूप से उच्च परिशुद्धता के लिए जाने जाते हैं। उदाहरण के लिए, फ्लोरीन के आपेक्षिक परमाणु द्रव्यमान के लिए 38 मिलियन में केवल एक भाग की अनिश्चितता होती है एक परिशुद्धता जो अवोगाद्रो स्थिरांक (20 मिलियन में एक भाग) के लिए वर्तमान इष्टतम मान से अधिक है।

समस्थानिक परमाण्विक द्रव्यमान[13] बहुलता[14]
मानक सीमा
28Si 27.97692653246(194) 92.2297(7)% 92.21–92.25%
29Si 28.976494700(22) 4.6832(5)% 4.67–4.69%
30Si 29.973770171(32) 3.0872(5)% 3.08–3.10%

गणना सिलिकॉन के लिए अनुकरणीय है, जिसका आपेक्षिक परमाणु द्रव्यमान मैट्रोलोजी में विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। सिलिकॉन प्रकृति में तीन 28Si, 29Si और 30Si समस्थानिकों के मिश्रण के रूप में सम्मिलित है इन न्यूक्लाइड्स के परमाणु द्रव्यमान 28Si के लिए 14 बिलियन में एक भाग की शुद्धता और अन्य के लिए एक बिलियन में लगभग एक भाग के लिए जाने जाते हैं। हालाँकि, समस्थानिकों के लिए प्राकृतिक बहुलता की सीमा ऐसी है कि मानक बहुलता केवल लगभग ±0.001% ही नियुक्त की जा सकती है। गणना इस प्रकार है:

Ar(Si) = (27.97693 × 0.922297) + (28.97649 × 0.046832) + (29.97377 × 0.030872) = 28.0854

विशेषतः प्रतिदर्श वितरण आवश्यक रूप से सममितीय नहीं है क्योकि अनिश्चितता का अनुमान कठिन होता है,[16] आईयूपीएसी मानक आपेक्षिक परमाणु द्रव्यमान अनुमानित सममितीय अनिश्चितताओं के साथ परिवर्तित किया गया है[17] और सिलिकॉन के लिए 28.0855 (3) मान है। तथा इस मान में सापेक्षिक मानक अनिश्चितता 1×10–5 या 10 पीपीएम होती है।

मापन द्वारा इस अनिश्चितता के अतिरिक्त, कुछ तत्वों में स्रोतों पर भिन्नता होती है। अर्थात्, विभिन्न स्रोतों (समुद्री जल, चट्टानों) का एक अलग रेडियोधर्मी इतिहास है और इसलिए अलग समस्थानिक संरचना होती है। इस प्राकृतिक परिवर्तनशीलता को प्रतिबिंबित करने के लिए, आईयूपीएसी ने 2010 में 10 तत्वों के मानक आपेक्षिक परमाणु द्रव्यमान को एक निश्चित संख्या के अतिरिक्त एक अंतराल के रूप में सूचीबद्ध करने का निर्णय लिया।[18]

यह भी देखें

  • Possolo, Antonio; van der Veen, Adriaan M.H.; Meija, Juris; Brynn Hibbert, D. (2018-01-04). "मानक परमाणु भार की अनिश्चितता की व्याख्या और प्रचार (IUPAC तकनीकी रिपोर्ट)". Pure and Applied Chemistry. 90 (2): 395–424. doi:10.1515/pac-2016-0402. S2CID 145931362. Retrieved 2019-02-08.
  • शुद्ध और अनुप्रयुक्त रसायन अंतर्राष्ट्रीय संघ (आईयूपीएसी)
  • समस्थानिक प्रचुरता और परमाणु भार पर आयोग (सीआईएएडब्ल्यू)

संदर्भ

  1. ↑ 1.0 1.1 International Union of Pure and Applied Chemistry (1980). "Atomic Weights of the Elements 1979" (PDF). Pure Appl. Chem. 52 (10): 2349–84. doi:10.1351/pac198052102349.
  2. ↑ International Union of Pure and Applied Chemistry (1993). Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry, 2nd edition, Oxford: Blackwell Science. ISBN 0-632-03583-8. p. 41. Electronic version.
  3. ↑ Definition of element sample
  4. ↑ de Bièvre, Paul; Peiser, H. Steffen (1992). "'Atomic Weight' — The Name, Its History, Definition, and Units" (PDF). Pure and Applied Chemistry. 64 (10): 1535–43. doi:10.1351/pac199264101535.
  5. ↑ IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book") (1997). Online corrected version: (2006–) "relative atomic mass". doi:10.1351/goldbook.R05258
  6. ↑ IUPAC Gold Book - atomic weight
  7. ↑ IUPAC Gold Book - relative atomic mass (atomic weight), A r
  8. ↑ IUPAC Gold Book - unified atomic mass unit
  9. ↑ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1984). Chemistry of the Elements. Oxford: Pergamon Press. pp. 21, 160. ISBN 978-0-08-022057-4.
  10. ↑ International Union of Pure and Applied Chemistry (2003). "Atomic Weights of the Elements: Review 2000" (PDF). Pure Appl. Chem. 75 (6): 683–800. doi:10.1351/pac200375060683. S2CID 96800435.
  11. ↑ IUPAC Gold Book - standard atomic weights
  12. ↑ National Institute of Standards and Technology. Atomic Weights and Isotopic Compositions for All Elements.
  13. ↑ 13.0 13.1 Wapstra, A.H.; Audi, G.; Thibault, C. (2003), The AME2003 Atomic Mass Evaluation (Online ed.), National Nuclear Data Center. Based on:
  14. ↑ 14.0 14.1 Rosman, K. J. R.; Taylor, P. D. P. (1998), "Isotopic Compositions of the Elements 1997" (PDF), Pure and Applied Chemistry, 70 (1): 217–35, doi:10.1351/pac199870010217
  15. ↑ Coplen, T. B.; et al. (2002), "Isotopic Abundance Variations of Selected Elements" (PDF), Pure and Applied Chemistry, 74 (10): 1987–2017, doi:10.1351/pac200274101987
  16. ↑ Meija, Juris; Mester, Zoltán (2008). "Uncertainty propagation of atomic weight measurement results". Metrologia. 45 (1): 53–62. Bibcode:2008Metro..45...53M. doi:10.1088/0026-1394/45/1/008. S2CID 122229901.
  17. ↑ Holden, Norman E. (2004). "Atomic Weights and the International Committee—A Historical Review". Chemistry International. 26 (1): 4–7.
  18. ↑ "Changes to the Periodic Table". Archived from the original on 2019-07-15.


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