Moláris tömeg

Bővebben: Atomtömeg

Jele: A_r és M_r

Mértékegység: 1 (egy), ez a kg/kg-ból származik

Egy kémiai elem relatív atomtömege, ill. egy vegyület relatív molekulatömege az adott elem átlagos atomtömegének, ill. a vegyület molekulatömegének és az u egységes atomi tömegegységnek a hányadosa. Az egységes atomi tömegegységet (mely a ¹²C szénizotóp egyetlen atomjának tömege osztva az izotóp 12-es tömegszámával; 1 u = 1 Da = 1,660 54·10⁻²⁷) sokan a IUPAC és a IUPAP ajánlásával ellentétben még ma is amu-nak (ill. magyarul ATE-nek) jelölik, noha ez az elavult jelölés még arra az időre nyúlik vissza, amikor a fizikusok és a vegyészek nem pontosan ugyanazt értették alatta, ezért a számértékek kissé függtek attól, hogy ki, melyik definíciót használta. Azt viszont pontosan lehet tudni, hogy a daltonnak (Da) is nevezett egységes atomi tömegegység (u) mindenki számára ugyanazt jelenti. E definíció alapján minden relatív atom- és molekulatömeg dimenziómentes szám.

A relatív atomtömeg fogalmát nemcsak elemekre, hanem azok egyes izotópjaira (ill. általában nuklidokra) is használják, csak akkor nincs szükség átlagolásra, mert minden atom tömege azonos. Az u egység megválasztásával a ¹²C szénizotóp relatív atomtömege természetesen pontosan 12-nek adódik, amennyinek Mengyelejev a szén Dalton-féle atomsúlyát (vagy egy másik elavult kifejezéssel élve: grammatomsúlynyi mennyiségét) gondolta. Nagyjából egész szám a többi elem egyes izotópjainak relatív atomtömege is, de nem pontosan, hiszen a csillagokban zajló magfúziót – mely közönséges hidrogénből (¹H) héliumot (⁴He) termel a Napban, a nehezebb csillagokban pedig a héliummagokat közönséges szénné (¹²C) egyesíti és így tovább egészen a vasig – éppen a tömeg relatív (egy nukleonra eső) csökkenése „hajtja”. Például a természetes hidrogén zömét kitevő ¹H izotóp atomtömege 1,00783 u (más szóval A_r = 1,00783). Ez 12 db ¹H atomra ~12,09 u-t tesz ki, ami csaknem 1%-kal nagyobb a ¹²C atomtömegénél. (1% tömegkülönbség kicsi ugyan, de az mc² energia-egyenértéke nagyon nagy, amit a Nap és a csillagok melege is szemléltet.)

Számos kémiai elem izotópok elegyeként fordul elő a természetben, s egy elem relatív atomtömegének kiszámításánál az adott elem természetes izotópjainak előfordulási gyakoriságát is figyelembe veszik (gyakoriságokkal súlyozott átlag). Például a hidrogén relatív atomtömege megközelítőleg 1,00794, mert a természetben a hidrogén izotópok elegyeként található, azaz kis koncentrációban stabil deutérium (²H: A_r = 2,0136) és rövid (12,32 év) felezési idejű radioaktív trícium is előfordul. (Az utóbbi kozmikus sugárzás hatására termelődik újra folyamatosan a légköri nitrogénből (¹⁴N), mely gyors neutronokkal bombázva ¹²C szénizotóppá és ³H tríciummá esik szét.)

A molekulák is természetes izotópelegy formájában tartalmazzák az elemeket, ezért a vegyületek relatív molekulatömegei is súlyozott átlagértékek. (Kivéve a speciálisan készített izotópjelzett vegyületeket.)

Jele: A és M

Mértékegysége: kg/mol, gyakrabban g/mol

A moláris tömeg általánosított értelemben bármilyen anyagféleségre (atom, ion, molekula, elektron stb.) vonatkoztatható. Ha valamely részecskéből 6,022·10²³ darabot (Avogadro-szám), azaz egy mólnyit tekintünk, akkor ezek összes tömege 1 móllal osztva éppen az illető anyag moláris tömegét adja.

Jele: M (rendszerint indexbe írjuk az anyag nevét)

Mértékegysége: kg/mol, gyakrabban g/mol

Az összetett anyagi rendszerek számos tulajdonsága függ az anyagmennyiségtől és a benne lévő komponensek moláris tömegétől. Mivel a moláris tömeg intenzív fizikai mennyiség, a két- vagy a többkomponensű rendszerekben a moláris tömeg kiszámítása nem additív módon, hanem a móltörtekkel való súlyozással történik. Például a levegő moláris tömege a táblázat adatai alapján, ha csak a négy legnagyobb arányban előforduló komponenst vesszük figyelembe:

M_levegő = 0,781·28,013 g/mol + 0,209·31,999 g/mol + 0,009·39,948 g/mol + 0,0003·44,010 g/mol = 28,96 g/mol

Szabványos SI mértékegységben: M_levegő = 0,028 96 kg/mol

Hasonlóan számítható más többkomponensű rendszer átlagos moláris tömege is. Például a polimerek különböző lánchosszúságú molekulákból állnak, a polimerizáció mértékétől függően. Ennek jellemzésére is – többek között – az átlagos moláris tömeget használják.

• Magyar Elektronikus Könyvtár: A legfontosabb fizikai mennyiségek
• Műszeroldal: Mérésügyi törvény első számú melléklet
• Csengeri Pintér, Péter. Mennyiségek, Mértékegységek. Budapest: Műszaki Könyvkiadó (1987). ISBN 963-10-7099-9 
• MSz 4900-8 Fizikai mennyiségek neve és jele. Fizikai kémia és molekuláris fizika. Magyar Szabványügyi Testület (1979) 
• A mól definíciója angolul