Atomimassayksikko (tunnus u ^[1] ) eli dalton (tunnus: Da ) ^[2] on massan yksikko, jota kaytetaan atomien ja molekyylien massojen ilmoittamiseen. Nykyisen maaritelman mukainen, yhtenaistetty atomimassayksikko ( engl. Unified atomic mass unit ) on maaritelty 1/12-osaksi kemiallisesti sitoutumattoman hiili-12 -atomin massasta perustilassa , ^[3] ja SI-yksikkoina se on noin 1,660 539 040 · 10 ^?27   kg . ^{[4] [5]} Molempien nukleonien , seka protonin etta neutronin massat, ovat lahella yhta atomimassayksikkoa ^[6] . Kansainvalinen mittojen ja painojen komitea ( Comite International des Poids et Mesures , CIPM ) on luokitellut sen yksikoksi, joka ei kuulu SI-jarjestelmaan , mutta joka kuitenkin on hyvaksytty kaytettavaksi SI-yksikoiden ohella ja jonka suuruus SI-yksikkoina on maaritettava kokeellisesti. ^[3]

Ennen vuotta 1961 atomimassayksikon maaritelma perustui happeen . Talloin sen lyhenteena oli amu . Toisinaan lyhennetta ”amu” kaytetaan uudemmassakin kirjallisuudessa, jossa se kuitenkin maaritellaan samoin kuin nykyinen, yhtenaistetty atomimassayksikko u, siis hiili-12:n avulla. ^{[7] [8]} Nykyisin atomimassayksikosta puhuttaessa tarkoitetaankin saannollisesti yhtenaistettya yksikkoa. Standardointia varten oli maaritelman pohjaksi kuitenkin valittava jokin tietty nuklidi, silla vaikka kaikkien ytimien massat atomi­massa­yksikkoina ovatkin lahella kokonaislukuja (ytimen massalukua ), ytimen massaylijaaman vuoksi ne kuitenkin poikkeavat kokonais­luvuista jonkin verran, eika keskimaarainen poikkeama nuklidia kohti ole kaikilla nuklideilla yhta suuri. Samasta syysta myoskaan protonin tai neutronin massa ei ole tasan 1 u, vaan hieman enemman.

Atomimassayksikko ei ole sama kuin atomiyksikoiden massayksikko, joka on maaritelty elektronin massaksi ( m _e ). ^[9]

Mooli on maaritelty ainemaaraksi, joka sisaltaa 6,022 140 76·10 ²³ atomia, molekyylia tai muuta hiukkasta. Tata lukua sanotaan Avogadron luvuksi , ja se on suurella tarkkuudella yhta suuri kuin atomien lukumaara 12 grammassa hiili-isotooppia C-12 on atomeja. ^[10] Nain ollen gramman ja atomimassayksikon suhde on suurella tarkkuudella yhta suuri kuin Avogadron luku.

Historia [ muokkaa | muokkaa wikitekstia ]

Kemiassa alkuaineiden atomipainot on vanhastaan ilmoitettu suhteessa jonkin valitun alkuaineen atomiin, jolloin mittayksikkoa ei niiden yhteydessa mainita. Alun perin ne otti kayttoon John Dalton vuonna 1803. Han valitsi yksikoksi vetyatomin massan, joka sai arvon 1. ^[11] Viela 1900-luvun alussakaan ei atomien massoja tavanomaisina yksikkoina edes tunnettu kuin hyvin karkeina likiarvoina, mutta eri atomien massojen suhteet toisiinsa oli pystytty osittain kemiallisten reaktioiden , mutta myos alkuaineiden ominaislampojen ja niita koskevan Dulongin ja Petit’n lain avulla kemiallisten reaktioiden avulla maarittamaan paljon tarkemmin. ^[12] Vaikka vetyatomi kevyimpana atomina saattoi tuntua luonnolliselta valinnalta asteikon perustaksi, Wilhelm Ostwald ehdotti myohemmin kaytannollisista syista, etta suhteelliset atomimassat olisi ilmoitettava happiatomin avulla, jonka massalle annettaisiin arvo 16. ^{[12] [11]}

Happeen pohjautuva asteikko otettiin kayttoon ennen kuin vuonna 1912 havaittiin, etta erailla alkuaineilla on useita isotooppeja , joiden atomeilla on eri suuret massat. ^[11] . Sen jalkeen kun vuonna 1929 havaittiin, etta hapellakin on eri isotooppeja, alettiin eri yhteyksissa kayttaa toisistaan poikkeavia suhteellisten atomimassojen jarjestelmaa. Kemiassa alkuaineen atomipainolla alettiin tarkoittaa sen luonnossa olevan isotooppiseoksen atomien massojen keskiarvoa. ^[13] Sen mukaisesti kaytettiin asteikkoa, jossa hapen nain maaritelty atomipaino oli edelleen tasan 16. Sen sijaan fysiikassa kaytettiin tasta hieman poikkeavaa asteikkoa, jossa happi-16-atomin ( ¹⁶ O) massa oli tasan 16 amu. Koska luonnon happi sisaltaa jonkin verran myos isotooppeja ¹⁷ O and ¹⁸ O, seurasi tasta, etta kemiassa kaytetty atomimassayksikko oli noin 1,000282 kertaa niin suuri kuin fysiikassa kaytetty. Tilannetta pidettiin kuitenkin epatyydyttavana, ja tarkoissa laskuissa, erityisesti atomien massaylijaamaa tai ydinreaktioissa vapautuvaa energiaa laskettaessa, se saattoi aiheuttaa sekaannusta.

Naista ja muista syista vuonna 1961 vahvistettiin uusi hiili-12 -atomiin perustuva standardi, joka koskee seka fysiikkaa etta kemiaa. ^[14] Hiili-12 valittiin perustaksi, jotta atomimassojen lukuarvot poikkeaisivat kirjallisuudessa siihen saakka esiintyneista arvoista mahdollisimman vahan. ^[11] Uusi, nykyisinkin kaytetty yksikko sai nimen ”yhtenaistetty atomimassayksikko” ( engl. Unified atomic mass unit ) ^[15] ja samalla myos uuden tunnuksen u, joka korvasi aikaisemmin happeen perustuneessa jarjestelmassa kaytetyn tunnuksen amu. Myohemmin yksikosta on varsinkin biokemiassa ja molekyylibiologiassa alettu kayttaa myos nimea dalton (Da). ^[16]

Vaikka termia ”amu” ei enaa suositella kaytettavaksi, se esiintyy usein uudemmassakin kirjallisuudessa, jossa silla kuitenkin tarkoitetaan nykyista hiili-12-atomin avulla maariteltya yksikkoa.

Yhtenaistetty atomimassayksikko maaritellaan siis seuraavasti:

${\displaystyle 1\mathrm {u} =m_{\mathrm {u} }={\frac {1}{12}}m\left({}^{12}\mathrm {C} \right)}$

Termisto [ muokkaa | muokkaa wikitekstia ]

Yhtenaistetty atomimassayksikko ja dalton ovat saman mittayksikon kaksi eri nimea. Vaikka dalton johtuu henkilon nimesta ( John Dalton ), se kirjoitetaan pienella alkukirjaimella samoin kuin muutkin henkiloiden mukaan nimensa saaneet yksikot, esimerkiksi newton ja watti , mutta sen tunnus Da kirjoitetaan isolla alkukirjaimella. Sen jalkeen kun nimi dalton otettiin kayttoon, sita on vahitellen yha yleisemmin alettu kayttaa atomimassayksikon sijasta:

• Vuonna 1993 kansainvalinen puhtaan ja sovelletun kemian unioni ( IUPAC ) hyvaksyi termin dalton, mutta huomautti, ettei nimi ollut viela saanut yleinen paino- ja mittakonferenssin ( CGPM ) hyvaksyntaa. ^[17]
• Vuonna 2003 CIPM:n yksikoista neuvotteleva komitea suositteli dalton-nimen kayttamista ”yhtenaistetyn atomimassayksikon” sijasta, koska se on lyhempi ja etuliitteet on siihen luontevammin yhdistettavissa. ^[18]
• Vuonna 2005 kansainvalinen puhtaan ja sovelletun fysiikan unioni asettui kannattamaan daltonin kayttoa vaihtoehtona yhtenaistetylle atomimassayksikolle. ^[19]
• Vuonna 2006 CIPM julkaisu 8. laitoksen SI-jarjestelman virallisesta maaritelmasta. Siina dalton ja yhtenaistetty atomimassayksikko luokiteltiin ”SI-jarjestelmaan kuulumattomiksi yksikoiksi, jotka on hyvaksytty kaytettavaksi SI-yksikoiden ohella ja joiden arvot SI-yksikkoina on maaritettava kokeellisesti”. ^[3] Maaritelmassa mainittiin myos etta daltonin yhteydessa kaytetaan usein SI-etuliitteita.
• Vuonna 2009 kansainvalinen standardointijarjesto ISO julkaisi paivitetyn version standardista ISO 80000 . Sen eri kohdissa annettiin toisistaan poikkeavia suosituksia siita, olisiko nimi yhtenaistetty atomimassayksikko poistettava kaytosta. Standardin yleisessa osassa ISO 80000-1:2009 mainitaan, etta daltonia on ennen sanottu yhtenaistetyksi atomimassayksikoksi u, ^[20] , mutta atomi- ja ydinfysiikkaa koskevassa osassa ISO 80000-10:2009 molemmat nimet luetellaan keskenaan vaihtoehtoisina. ^[21]
• Oxford University Pressin biologisia tieteita kasittelevan tyylioppaan vuoden 2010 versiossa suositellaan kayttamaan SI-yksikoita mikali mahdollista. Dalton (Da) tai mukavammin kilodalton kDa on sen mukaan kuitenkin hyvaksytty SI-jarjestelmaan kuulumaton yksikko molekyylimassoille. ^[22] Samaan aikaan ” Rapid Communications in Mass Spectrometry ” -julkaisun toimitus totesi: ”Dalton (Da) on molekyylipainoille normaalisti kaytetty yksikko ? ? Da:n kaytto u:n sijasta on jo vakiintunut massaspektroskopiaa kasittelevassa kirjallisuudessa ? ? ”Atomimassayksikko”, lyhennettyna ”amu”, on vanhahtava yksikko.” ^[23]
• Aikaisemmin mooli maariteltiin ainemaaraksi, joka sisaltaa yhta monta perusosasta (atomia, molekyylia, ionia, elektronia tms.) kuin 12 grammassa hiili-isotooppia C-12 on atomeja. Talloin yksi mooli ainetta oli tarkalleen yhta suuri kuin kyseisen aineen atomi- tai molekyylipaino atomimassayksikkoina. Kun SI-jarjestelman perusyksikoille kuten kilogrammalle ja moolille suunniteltiin uusia maaritelmia, vuonna 2012 ehdotettiin, etta myos dalton maariteltaisiin uudestaan niin, etta se olisi 0,001/N _A  kg, missa N _a on Avogadron vakion lukuarvo. Tama olisi katkaissut yksikon ja hiili-12:n valisen yhteyden, mutta sailyttanyt yhteyden aineen moolimassan ja daltoneina ilmaistun atomi- tai molekyylimassan valilla. Nimi atomimassayksikko olisi jaanyt hiili-12:n avulla maaritellylle yksikolle, jolloin olisi ollut mahdollista, etta yha tarkemmiksi kehittyvat mittaukset osoittaisivat sen poikkeavan suuruudeltaan hieman daltonista. Kuitenkin oletettiin, etta olisi vahitellen ”uudella” deltonilla. ^[24]
• Suomessa dalton vahvistettiin valtioneuvoston asetuksella atomimassayksikon rinnakkaisnimeksi vuonna 2014. ^{[2] [25]}

Suhde SI-yksikkoihin [ muokkaa | muokkaa wikitekstia ]

CGPM hyvaksyi vuonna 1971 moolin yhdeksi SI-jarjestelman perusyksikoista ja maaritteli sen seuraavasti:

1. Mooli on sellaisen systeemin ainemaara, jossa on yhta monta perusosasta kuin 0,012 kilogrammassa hiilta on atomeja; sen tunnus on ”mol”.
2. Kun moolia kaytetaan, on ilmoitettava, mita pidetaan perusosasina, ja ne voivat olla atomeja, molekyyleja, ioneja, elektroneja, muita hiukkasia tai sellaisten hiukkasten maariteltyja ryhmia.

Moolin maaritelmasta seuraa, etta mooleina ilmoitetun ainemaaran suhde hiukkasten lukumaaraan tietyssa naytteessa on yleinen vakio. Tata vakiota sanotaan Avogadron vakioksi , sille kaytetaan symbolia N _A tai L , ja sen arvo on 6,022140857(74) · 10 ²³ mol ^?1 . ^[26]

Koska atomimassayksikko on kahdestoistaosa hiili-12-atomin massasta, tallaisen atomin massa on tasan 12 u, ja 12 grammassa hiili-12:ta on N _A atomia. Suoraan maaritelmasta seuraa myos, etta gramman ja atomimassayksikon suhde on sama kuin Avogadron vakion lukuarvo, ja jokaisen alkuaineen tai yhdisteen moolimassa grammoina on lukuarvoltaan yhta suuri kuin sen atomin tai molekyylin massa atomimassayksikkoina. ^[27]

Daltonin kerrannaisia kaytetaan varsinkin suurimolekyylisten orgaanisten yhdisteiden molekyylimassoja ilmoitettaessa. Esimerkiksi joidenkin proteiinien moolimassa saattaa olla noin 64 000 g/mol, jolloin molekyylin massa on noin 64 kDa. ^[6]

Esimerkkeja [ muokkaa | muokkaa wikitekstia ]

• Vety-1 -atomin massa on 1,0078250 u (1,0078250 Da).
• Hiili-12 -atomin massa on maaritelman mukaan tasan 12 u (12 Da).
• Aspiriinin eli asetyylisalisyylihapon molekyylimassa on 180,16 u (180,16 Da).
• Titiini on suurimolekyylisin tunnettu proteiini . Sen molekyylimassa on noin 3?3,7 megadaltonia (3 000 000 Da). ^[28]

Lahteet [ muokkaa | muokkaa wikitekstia ]

Aiheesta muualla [ muokkaa | muokkaa wikitekstia ]

• Atomic mass unit sizes.com . Arkistoitu 15.1.2008. Viitattu 30.3.2016.