1. 원자의 질량 표현 상의 비교
ㅇ 원자 질량 (Atomic Mass) : 개별 원자 수준의 질량을 다룸
- 개별 원자의 질량에 대해서는, 양성자,중성자의 질량 합 : (양성자 + 중성자)
. 단, 전자 질량은 거의 무시 (전자 질량은 양성자 질량의 1/1800 정도)
* 원자 질량 단위 u [amu] : 개별 원자,아원자 입자(양성자,중성자)의 질량 표현에 주로 사용
ㅇ 원자 량 (Atomic Weight) : 자연에서 발견되는 원소의 평균적인 질량을 다룸 (단위 없음)
- 탄소 동위원소 12C(질량수 12)의 질량 12를 기준(표준)으로 정하고,
. 이로부터 비교한 상대적인 질량 => (상대 원자량)
- 다만, 동일 원소라도, 자연 상에 여럿 존재하는 동위원소들 때문에,
. 이들의 존재비를 가중평균한 질량 => (평균 원자량)
.. (동위원소 : 양성자 수는 같아도 중성자 수가 다름)
* 그램 원자량 (Gram Atomic Weight) : 원소의 질량을 1몰(mole) 당 그램(g) 단위로 표현한 것
. 주기율표 상의 원소 원자량을 그대로 그램(g) 단위로 환산한 값 => (몰질량 [g/mol])
2. `평균`,`상대`,`절대` 원자량의 비교
ㅇ `상대 원자량` : 원소의 동위원소 마다 다른 값
- 원소의 각 동위원소 마다, 12C(질량수 12)의 질량과 상대 비교되어진 것
. (기준) 탄소 12C (12.00000)
. 탄소 13C (13.00335), 14C (14.00324), 16C (16.01470)
. 수소 1H (1.00783), 2H (2.01410), 3H (3.01605)
. 산소 16O (15.99491), 17O (16.99913), 18O (17.99916)
. 질소 14N (14.00307), 15N (15.00011), 16N (17.99916)
ㅇ `평균 원자량` : 여러 동위원소들의 가중평균한 값 (통상, 원자량 하면 이를 말함)
- 자연계 원소들은 동위원소들의 혼합물로 존재
. 즉, 동일 원소라도 동위원소 존재비에 따라 원자량이 달라질 수 있음
- 동위원소 간의 존재비율에 따라 가중평균한 원자량
. 즉, 하나의 원소에 대해서, 자연계에 존재하는 여러 동위원소들의 가중평균
. 실리콘 Si : 92.23% 28Si (27.977), 4.67% 29Si (28.976), 3.10% 30Si (29.974)
.. (0.9223 x 27.977) + (0.0467 x 28.976) + (0.0310 x 29.974) = 28.085
. 탄소 : 12.01, 수소 : 1.008, 16.00, 질소 : 14.01 등
ㅇ `절대 원자량` : 특정 원자 1개를 기준으로 한 값
- 특정 원자 하나를 기준으로하는 질량
※ 원자량의 차원/단위
- 평균 및 상대 원자량 : 탄소와의 상대적 질량을 비교하므로 무 차원 수치
- 절대 원자량 : 주로, 아래 4.항의 `원자질량단위 [amu]`로 나타냄
* 결국, 원자량이 클수록 무거운 원소 임
3. 원자의 질량 표현 방법들 간의 비교 例)
ㅇ 탄소,황 원소 비교 例)
- 탄소(C) 원소의 원자량 : 12.0107
- 황(S) 원소의 원자량 : 32.065
ㅇ 원자량, amu, 몰질량 간의 관계
- 12C 원자 1개의 질량 = 12 amu <= 원자량 [g]
- 12C 원자 NA개의 질량 = 12 x (6.02 x 1023) amu = 12 g <= 몰질량 [g/mol]
. NA : 아보가드로 수 = 6.02 x 1023
- 즉, 탄소 몰질량 : 12 [g/mol]
* 화학종별로 질량을 다룰 때는, 주로 `몰 질량`이라는 일반화된 개념을 사용
. 몰 질량 (몰 당 질량) [g/mol] : 물질 1 [mol]의 입자수에 해당하는 질량
.. 쉽게, 주기율표 상에 원소 원자량에 그대로 [g/mol]을 붙이면,
그 원소의 몰 질량이 됨
4. 원자 질량 단위 (Atomic Mass Unit) : u
ㅇ 원자,분자 수준의 매우 작은 질량을, 세세히 다루고 측정하는데, 사용되는 단위
- 1 g / NA = 1 / (6.02 x 1023) = 1.66 x 10-24 [g]
. NA : 아보가드로 수
ㅇ 기호 및 단위 : 기호 u, 단위 [amu]
- 1 u 또는 1 [amu]
. 12C 원자 하나의 질량의 1/12에 상응함
- 1 u = 1 [amu] = 1.66054 x 10-24 [g]
. 12C 원자 하나의 질량을, 12 u 또는 12 [amu] 로 정함
.. 질량수 12인 탄소(12C) 원자 1개 질량 = 12 amu = 19.926 x 10-24 g
※ amu와 다른 원소 입자 량과의 비교
- 1H (수소 원자 1개 질량) : 1.0078 amu
- 16O (산소 원자 1개 질량) : 15.9949 amu
- 양성자 1개 질량 : 1.0073 amu, 중성자 1개 질량 : 1.0087 amu, 전자 1개 질량 : 0.0005486 amu
※ 국제단위계(SI), 생명과학 분야에서는, 원자 질량 단위를 달톤(dalton, 기호 : Da) 이라고도 함
- 즉, 1 amu = 1 dalton
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