အက်တမ်ဖွဲ့စည်းပုံနှင့် အိုင်ဆိုတုပ်များ- နျူကလိုက်သင်္ကေတများမှ အက်တမ်အလေးချိန်အထိ

တိုင်းတာထားသော ယူနစ်များဖြင့် ပရိုတွန်၊ နျူထရွန်နှင့် အီလက်ထရွန်များ

ပရိုတွန်သည် မူလအားသွင်းယူနစ် e = 1.602 × 10⁻¹⁹ C ဖြင့် +1 အားသွင်းကို သယ်ဆောင်ပြီး အီလက်ထရွန်သည် −1 ကို သယ်ဆောင်သည်။ နျူထရွန်တွင် အားသွင်း မရှိပါ။ ဒြပ်ထုများကို များသောအားဖြင့် ပေါင်းစည်းထားသော အက်တမ်ဒြပ်ထုယူနစ်များ (u၊ ဒါလ်တန် Da ဟုလည်း ခေါ်သည်) ဖြင့် ဖော်ပြပြီး 1 u သည် ကာဗွန်-12 အက်တမ်တစ်ခု၏ ဒြပ်ထု၏ ဆယ့်နှစ်ပုံတစ်ပုံ ဖြစ်သော 1.6605 × 10⁻²⁷ kg ဖြစ်သည်။

NIST က ထုတ်ပြန်ထားသော 2022 CODATA တန်ဖိုးများအရ ပရိုတွန်သည် 1.007276 u၊ နျူထရွန်သည် 1.008665 u နှင့် အီလက်ထရွန်သည် 0.000549 u ဖြစ်သည်။ ပရိုတွန်သည် အီလက်ထရွန်ထက် 1836 ဆခန့် လေးသောကြောင့် အက်တမ်တစ်ခု၏ ဒြပ်ထုအားလုံးနီးပါးသည် နျူကလိယတွင် တည်ရှိသည်။ နျူကလိယသည်လည်း အလွန်သေးငယ်သည်- ၎င်း၏ အချင်းဝက်သည် 10⁻¹⁵ m အဆင့်ခန့်ဖြစ်ပြီး အက်တမ်၏ အချင်းဝက်မှာ 10⁻¹⁰ m အဆင့်ခန့် ဖြစ်သည်။ ထို့ကြောင့် အီလက်ထရွန်များက အက်တမ်တစ်ခု၏ အရွယ်အစားနှင့် ၎င်း၏ ဓာတုဂုဏ်သတ္တိကို သတ်မှတ်ပြီး နျူကလိယက ၎င်း၏ ဒြပ်ထုကို သတ်မှတ်သည်။

နျူကလိုက်သင်္ကေတများကို ဖတ်ခြင်းနှင့် အိုင်ယွန်များရှိ အမှုန်များကို ရေတွက်ခြင်း

အက်တမ်နံပါတ် Z သည် ပရိုတွန်အရေအတွက် ဖြစ်သည်။ ၎င်းက ဒြပ်စင်ကို သတ်မှတ်သည်- ပရိုတွန် 17 ခုပါသော အက်တမ်တိုင်းသည် ကလိုရင်း ဖြစ်သည်။ ဒြပ်ထုနံပါတ် A သည် ပရိုတွန်နှင့် နျူထရွန် စုစုပေါင်းအရေအတွက် ဖြစ်သောကြောင့် နျူထရွန်အရေအတွက်မှာ A − Z ဖြစ်သည်။ နျူကလိုက်သင်္ကေတသည် ³⁵₁₇Cl ကဲ့သို့ ဒြပ်စင်သင်္ကေတ၏ ဘယ်ဘက်အပေါ်တွင် A ကို ထပ်ရေးအဖြစ်၊ ဘယ်ဘက်အောက်တွင် Z ကို အောက်ရေးအဖြစ် ရေးသည်။ သင်္ကေတက Z ကို သတ်မှတ်ပြီးဖြစ်သောကြောင့် အောက်ရေးကို မကြာခဏ ချန်လှပ်ပြီး ³⁵Cl သို့မဟုတ် ကလိုရင်း-35 ဟု ရေးသည်။

ကြားနေအက်တမ်တစ်ခုတွင်သာ အီလက်ထရွန်အရေအတွက်သည် ပရိုတွန်အရေအတွက်နှင့် ညီမျှသည်။ အားသွင်း q ရှိသော အိုင်ယွန်တစ်ခုတွင် အီလက်ထရွန် Z − q ခု ရှိသောကြောင့် အပေါင်းအားသွင်းဆိုသည်မှာ အီလက်ထရွန် ပိုနည်းခြင်းဖြစ်ပြီး အနုတ်အားသွင်းဆိုသည်မှာ ပိုများခြင်း ဖြစ်သည်။ အားသွင်းသည် နျူကလိယကို ဘယ်တော့မှ မပြောင်းလဲစေပါ။

နမူနာတွက်ချက်မှု 1။ ⁵⁶Fe³⁺ အတွက်- Z = 26 ဖြစ်သောကြောင့် ပရိုတွန် 26 ခု၊ နျူထရွန် 56 − 26 = 30 ခု၊ အီလက်ထရွန် 26 − 3 = 23 ခု။ ¹²⁷I⁻ အတွက်- ပရိုတွန် 53 ခု၊ နျူထရွန် 127 − 53 = 74 ခုနှင့် အီလက်ထရွန် 53 + 1 = 54 ခု။ ³⁴S²⁻ အတွက်- ပရိုတွန် 16 ခု၊ နျူထရွန် 18 ခုနှင့် အီလက်ထရွန် 18 ခု။ ³⁴S²⁻ တွင် အာဂွန်အက်တမ်တစ်ခုနှင့် အီလက်ထရွန်အရေအတွက် တူညီကြောင်း သတိပြုပါ။ အိုင်ယွန်များကို အိုင်ဆိုအီလက်ထရောနစ် ဖြစ်စေသည်မှာ ကိုက်ညီသော အီလက်ထရွန်အရေအတွက် ဖြစ်ပြီး ကိုက်ညီသော ဒြပ်ထုနံပါတ်များ မဟုတ်ပါ။

အိုင်ဆိုတုပ်များ ဆင်တူစွာ ဓာတ်ပြုသော်လည်း ဒြပ်ထု ကွာခြားရခြင်း အကြောင်းရင်း

အိုင်ဆိုတုပ်များသည် Z တူညီသော်လည်း နျူထရွန်အရေအတွက် ကွာခြားသော အက်တမ်များ ဖြစ်သည်။ ကလိုရင်း-35 နှင့် ကလိုရင်း-37 နှစ်ခုလုံးတွင် ပရိုတွန် 17 ခုရှိပြီး ကြားနေအက်တမ်များအဖြစ် အီလက်ထရွန် 17 ခု ရှိသည်။ ဓာတုအပြုအမူကို အီလက်ထရွန်များက ထိန်းချုပ်သောကြောင့် အိုင်ဆိုတုပ်နှစ်ခုသည် တူညီသော ဒြပ်ပေါင်းများကို တူညီသော အချိုးများဖြင့် ဖွဲ့စည်းသည်။

ဒြပ်ထုပေါ်တွင် မူတည်သော ဂုဏ်သတ္တိများမှာမူ အနည်းငယ် ကွာခြားသည်။ ပေးထားသော အပူချိန်တွင် ပိုပေါ့သော မော်လီကျူးများသည် ပိုမြန်စွာ ရွေ့လျားပြီး ပိုလေးသော အိုင်ဆိုတုပ်များသို့ ချိတ်ထားသော နှောင်ကြိုးများသည် အနည်းငယ် ပိုနှေးစွာ ဓာတ်ပြုသည်။ ဤသက်ရောက်မှုများသည် လေးသော ဒြပ်စင်များအတွက် သေးငယ်သည်။ ယူရေနီယမ် ပြည့်ဝစေခြင်းက ၎င်းတို့ မည်မျှ သေးငယ်သည်ကို ပြသသည်။ ဂရေဟမ်၏ ဥပဒေအရ ²³⁵UF₆ နှင့် ²³⁸UF₆ ၏ ယိုစိမ့်ထွက်နှုန်းများသည် √(M₂/M₁) အချိုး ရှိသည်။ NIST အိုင်ဆိုတုပ်ဒြပ်ထုများကို အသုံးပြုလျှင် M(²³⁵UF₆) = 349.034 g/mol နှင့် M(²³⁸UF₆) = 352.041 g/mol ဖြစ်သောကြောင့် အချိုးမှာ √(352.041/349.034) = 1.0043 ဖြစ်သည်။ အတားအဆီးတစ်ခုကို တစ်ကြိမ်ဖြတ်သန်းခြင်းက ပိုပေါ့သော အိုင်ဆိုတုပ်ကို ရာခိုင်နှုန်းဝက်ထက်နည်း၍သာ ပြည့်ဝစေသောကြောင့် ပြည့်ဝစေသည့် စက်ရုံများတွင် အဆင့်များစွာကို အစဉ်လိုက် ဆက်ထားရန် လိုအပ်သည်။

အလေးချိန်ပေးထားသော ပျမ်းမျှများ- အိုင်ဆိုတုပ်ဒြပ်ထုများမှ အက်တမ်အလေးချိန်သို့

ဒြပ်စင်ဇယားပေါ်ရှိ အက်တမ်အလေးချိန်သည် မည်သည့်အက်တမ်တစ်ခုတည်း၏ ဒြပ်ထုမျှ မဟုတ်ပါ။ ၎င်းသည် ပုံမှန်နမူနာတစ်ခုရှိ ဒြပ်စင်၏ အက်တမ်များ၏ ပျမ်းမျှဒြပ်ထုဖြစ်ပြီး အိုင်ဆိုတုပ်တစ်ခုစီ မည်မျှ အဖြစ်များသည်ဖြင့် အလေးချိန်ပေးထားသည်။ အိုင်ဆိုတုပ်တစ်ခုစီ၏ ဒြပ်ထုကို ၎င်း၏ အပိုင်းကိန်းပေါများမှုဖြင့် မြှောက်ပြီး မြှောက်လဒ်များကို ပေါင်းပါ။ အပိုင်းကိန်းများ၏ ပေါင်းလဒ်သည် 1 ဖြစ်ရမည်။

နမူနာတွက်ချက်မှု 2။ မဂ္ဂနီဆီယမ်တွင် တည်ငြိမ်သော အိုင်ဆိုတုပ် သုံးခု ရှိသည်။ NIST Atomic Weights and Isotopic Compositions ဇယားများမှ- ²⁴Mg, 23.985042 u, ပေါများမှု 0.7899; ²⁵Mg, 24.985837 u, 0.1000; ²⁶Mg, 25.982593 u, 0.1101။ မြှောက်လဒ်များမှာ 18.94578, 2.49858 နှင့် 2.86068 u ဖြစ်ပြီး ၎င်းတို့၏ ပေါင်းလဒ်မှာ 24.30505 u ဖြစ်သည်။ ဂဏန်းလေးလုံးပါ ပေါများမှုများအပေါ် အရေးပါသော ဂဏန်း စည်းမျဉ်းများကို တင်းကျပ်စွာ အသုံးချလျှင် ၎င်းကို 24.31 u သို့ အနီးစပ်ဆုံး ယူမည်ဖြစ်သည်။ ဒသမသုံးနေရာအထိ ထားလျှင် 24.305 u ဖြစ်ပြီး ၎င်းသည် ဒြပ်စင်ဇယားအများစုတွင် ပုံနှိပ်ထားသော ဓလေ့တန်ဖိုး ဖြစ်သည်။

³⁵Cl ကို 34.968853 u၊ ပေါများမှု 0.7576 နှင့် ³⁷Cl ကို 36.965903 u၊ 0.2424 ဖြင့် အသုံးပြု၍ ကလိုရင်းအတွက် တူညီသော တွက်ချက်မှုကို လုပ်ပါ- 26.4924 + 8.9605 = 35.453 u။ အမြန်ခန့်မှန်းချက်တစ်ခုက အမှားများကို ဖမ်းမိသည်- ပျမ်းမျှသည် အိုင်ဆိုတုပ်ဒြပ်ထုများကြားတွင် ရှိရမည်ဖြစ်ပြီး ပိုပေါများသော အိုင်ဆိုတုပ်နှင့် ပိုနီးရမည်။

အိုင်ဆိုတုပ်ပေါများမှုကို ရှာရန် နောက်ပြန်တွက်ခြင်း

ဒြပ်စင်တစ်ခုတွင် အိုင်ဆိုတုပ်နှစ်ခုရှိပြီး အက်တမ်အလေးချိန်ကို သိလျှင် ပေါများမှုများကို ဖြေရှင်းနိုင်သည်။ ပထမအိုင်ဆိုတုပ်၏ အပိုင်းကိန်းကို x ဟု ခေါ်ပါ၊ ထိုအခါ ဒုတိယမှာ 1 − x ဖြစ်သည်။ အလေးချိန်ပေးထားသော ပျမ်းမျှကို ညီမျှခြင်းအဖြစ် ရေးပြီး x အတွက် ဖြေရှင်းပါ။

နမူနာတွက်ချက်မှု 3။ ကြေးနီတွင် စံအက်တမ်အလေးချိန် 63.546 နှင့် တည်ငြိမ်သော အိုင်ဆိုတုပ်နှစ်ခု ရှိသည်- 62.929598 u ရှိ ⁶³Cu နှင့် 64.927790 u ရှိ ⁶⁵Cu (NIST)။ ထို့နောက် 62.929598x + 64.927790(1 − x) = 63.546။ ပြန်စီလျှင် x = (64.927790 − 63.546)/(64.927790 − 62.929598) = 1.381790/1.998192 = 0.6915 ရသည်။ ထို့ကြောင့် ကြေးနီသည် ⁶³Cu 69.15% နှင့် ⁶⁵Cu 30.85% ဖြစ်ပြီး NIST ပေါများမှု 0.6915 နှင့် 0.3085 ကို ပြန်ထုတ်ပေးသည်။

ဤနည်းလမ်းသည် အိုင်ဆိုတုပ်နှစ်ခုအတွက်သာ အလုပ်ဖြစ်သည်။ သုံးခုရှိလျှင် ပျမ်းမျှတစ်ခုက မသိကိန်းနှစ်ခုပါ ညီမျှခြင်းတစ်ခုသာ ပေးသောကြောင့် ဒြပ်ထုရောင်စဉ်ကဲ့သို့ နောက်ထပ် တိုင်းတာမှုတစ်ခု လိုအပ်သည်။

ဒြပ်ထုရောင်စဉ်ရှိ အိုင်ဆိုတုပ်ပုံစံများ

ဒြပ်ထုရောင်စဉ်တိုင်းကိရိယာသည် နမူနာကို အိုင်ယွန်ပြုပြီး အိုင်ယွန်များကို ဒြပ်ထု–အားသွင်း အချိုးအလိုက် ခွဲခြားကာ တန်ဖိုးတစ်ခုစီသို့ မည်မျှ ရောက်ရှိသည်ကို မှတ်တမ်းတင်သည်။ ဒြပ်စင်တစ်ခုတည်းအတွက် ထိပ်ဖျားအမြင့်များက အိုင်ဆိုတုပ်ပေါများမှုများကို တိုက်ရိုက် ပေးသည်။ မော်လီကျူးများအတွက် အိုင်ဆိုတုပ်များ ပေါင်းစပ်ပြီး မှတ်မိနိုင်သော ပုံစံများကို ထုတ်ပေးသည်။

နမူနာတွက်ချက်မှု 4။ Cl₂ ၏ မော်လီကျူးအိုင်ယွန်ပုံစံကို ခန့်မှန်းပါ။ ³⁵Cl အတွက် p = 0.7576 နှင့် ³⁷Cl အတွက် q = 0.2424 ဟု ထားပါ။ မော်လီကျူးတစ်ခုသည် ဖြစ်နိုင်ခြေ p² = 0.5740 ဖြင့် ³⁵Cl–³⁵Cl (ဒြပ်ထု 70)၊ ဖြစ်နိုင်ခြေ 2pq = 0.3673 ဖြင့် ³⁵Cl–³⁷Cl (ဒြပ်ထု 72) နှင့် ဖြစ်နိုင်ခြေ q² = 0.0588 ဖြင့် ³⁷Cl–³⁷Cl (ဒြပ်ထု 74) ဖြစ်သည်။ ကိန်း 2 က တစ်မျိုးစီ တစ်ခုစီ ရရန် နည်းလမ်းနှစ်မျိုးကို ရေတွက်သည်။ အမြင့်ဆုံးထိပ်ဖျားကို 100 ဖြစ်အောင် အချိုးချလျှင် ပုံစံမှာ 100 : 64.0 : 10.2 ဖြစ်သည်။

ဤမှ အတိုကောက်နည်း နှစ်ခု ထွက်ပေါ်လာသည်။ ကလိုရင်းအက်တမ်တစ်ခုပါ ဒြပ်ပေါင်းတစ်ခုသည် p/q = 3.13 ဖြစ်သောကြောင့် ဒြပ်ထုယူနစ်နှစ်ခု ကွာသော ထိပ်ဖျားများကို 3 : 1 ခန့် အချိုးဖြင့် ပြသသည်။ ဘရိုမင်းအက်တမ်တစ်ခုပါ ဒြပ်ပေါင်းတစ်ခုသည် NIST က ⁷⁹Br ကို 0.5069 နှင့် ⁸¹Br ကို 0.4931 ဟု စာရင်းပြုထားသောကြောင့် အမြင့်နီးပါးတူသော ထိပ်ဖျားနှစ်ခုကို ပြသသည်။

အမှတ်လျော့စေသော အက်တမ်ဖွဲ့စည်းပုံ အမှားများ

အမှားအများစုသည် အရေအတွက်သုံးမျိုးကို ရောထွေးခြင်း သို့မဟုတ် အက်တမ်အလေးချိန်ကို အက်တမ်တစ်ခုတည်း၏ ဂုဏ်သတ္တိအဖြစ် သဘောထားခြင်းမှ လာသည်။ မည်သည့်အရာကိုမဆို မရေတွက်မီ Z, A နှင့် အားသွင်းကို ရေးချပါ။

• အိုင်ယွန်ဖြစ်စေရန် ပရိုတွန်အရေအတွက်ကို ပြောင်းခြင်း။ အားသွင်းက အီလက်ထရွန်များကိုသာ ပြောင်းသည်၊ ပရိုတွန်များက ဒြပ်စင်ကို သတ်မှတ်သည်။
• အပေါင်းအိုင်ယွန်အတွက် အီလက်ထရွန်များ ထပ်ပေါင်းခြင်း။ 3+ အိုင်ယွန်တွင် အက်တမ်ထက် အီလက်ထရွန် သုံးခု ပိုနည်းသည်။
• အက်တမ်အလေးချိန်ကို ဒြပ်ထုနံပါတ်အဖြစ် ဖတ်ခြင်း။ မည်သည့် ကလိုရင်းအက်တမ်မျှ 35.45 u ဒြပ်ထု မရှိပါ၊ ၎င်းသည် 35 u ခန့်နှင့် 37 u ခန့်ရှိ အက်တမ်များ၏ ပျမ်းမျှ ဖြစ်သည်။
• ရာခိုင်နှုန်းများကို 100 ဖြင့် မစားဘဲ အပိုင်းကိန်းများအဖြစ် အသုံးပြုခြင်း၊ ၎င်းက 100 ဆ ကြီးလွန်းသော ပျမ်းမျှကို ပေးသည်။
• ဒြပ်ထုရောင်စဉ်ကို ခန့်မှန်းရာတွင် ³⁵Cl–³⁷Cl ကဲ့သို့ ရောနှောအိုင်ဆိုတုပ်အတွဲများအတွက် ကိန်း 2 ကို မေ့ခြင်း။
• နျူကလိုက်နှစ်ခုကို ဒြပ်ထုနံပါတ် တူညီသောကြောင့် အိုင်ဆိုတုပ်များဟု ခေါ်ခြင်း။ ¹⁴C နှင့် ¹⁴N သည် A တူသော်လည်း မတူညီသော ဒြပ်စင်များ ဖြစ်သည်။

ဒြပ်ထုလိုငွေနှင့် အပိုင်းအခြား အက်တမ်အလေးချိန်များ

CODATA ဒြပ်ထုများဖြင့် ပရိုတွန် ခြောက်ခု၊ နျူထရွန် ခြောက်ခုနှင့် အီလက်ထရွန် ခြောက်ခုကို ပေါင်းလျှင် 12.0989 u ရသော်လည်း ကာဗွန်-12 အက်တမ်တစ်ခုသည် အတိအကျ 12 u ဖြစ်သည်။ ပျောက်နေသော 0.0989 u သည် စုစုပေါင်း၏ 0.82% ခန့်ဖြစ်ပြီး နျူကလိယ ဖွဲ့စည်းချိန်တွင် ထုတ်လွှတ်ခဲ့သော စွမ်းအင်နှင့် ကိုက်ညီသည်။ ဤဒြပ်ထုလိုငွေကြောင့် အိုင်ဆိုတုပ်ဒြပ်ထုများသည် ကိန်းပြည့်များ မဖြစ်ကြဘဲ ၎င်းသည် နျူကလီးယား ချည်နှောင်စွမ်းအင်၏ အစမှတ် ဖြစ်သည်။

ဒြပ်စင်အချို့အတွက် အိုင်ဆိုတုပ်ရောစပ်မှုသည် သဘာဝရင်းမြစ်များအကြား လုံလောက်စွာ ကွဲပြားသောကြောင့် IUPAC ၏ အိုင်ဆိုတုပ်ပေါများမှုနှင့် အက်တမ်အလေးချိန်ဆိုင်ရာ ကော်မရှင်က ကိန်းတစ်ခုတည်းအစား အပိုင်းအခြားတစ်ခုကို ဖော်ပြသည်။ ကလိုရင်းကို [35.446, 35.457] ဟုလည်းကောင်း၊ မဂ္ဂနီဆီယမ်ကို [24.304, 24.307] ဟုလည်းကောင်း စာရင်းပြုထားသည်။ သာမန်တွက်ချက်မှုများအတွက် သင့်သင်တန်းက အခြားနည်း မပြောလျှင် ဓလေ့တန်ဖိုးတစ်ခုတည်းဖြစ်သော 35.45 နှင့် 24.305 ကို အသုံးပြုပါ။