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.
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:
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]
CGPM
hyvaksyi vuonna 1971
moolin
yhdeksi
SI-jarjestelman
perusyksikoista ja maaritteli sen seuraavasti:
- Mooli on sellaisen systeemin ainemaara, jossa on yhta monta perusosasta kuin 0,012 kilogrammassa hiilta on atomeja; sen tunnus on ”mol”.
- 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]
- 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]
- ↑
SI-opas: Suureet ja yksikot, SI-mittayksikkojarjestelma
, s. 9. Suomen Standardoimisliitto.
Teoksen verkkoversio
.
- ↑
a
b
Valtioneuvoston asetus mittayksikoista (1015/2014), 8 §
Finlex. Viitattu 30.3.2016.
- ↑
a
b
c
”Table 7: Non-SI units whose values in SI units must be obtained experimentally”,
The International System of Units (SI), 8. painos
, s. 126. Bureau international des poids et mesures, 2006.
ISBN 92-822-2213-6
.
Teoksen verkkoversio
.
- ↑
https://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?tukg
Viitattu 15.12.2018
- ↑
Atomic mass
Encyclopædia Britannica Online
. Viitattu 15.12.2018.
(englanniksi)
- ↑
a
b
Jeremy M. Berg; John L. Tymoczko; Lubert:
Biochemistry (6. laitos, 3. painos)
. New York: Freeman, 2007.
ISBN 978-0-7167-8724-2
.
- ↑
Raymond Chang:
Physical Chemistry for the Biosciences
, s. 5. Sausalito, Kalifornia: University Science Books, 2005.
Teoksen verkkoversio
.
- ↑
Paul B. Kerter, Michael D. Mosher, Andrew Scott:
Chemistry: The Practical Science
. Charles Hartford, 2008.
Teoksen verkkoversio
.
- ↑
Ian Mills, Tomislav Cvita?, Klaus Homann, NIkola Kallay, Koze Kuchitsu: ”Atomic units”,
Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry
, s. 76. International Union of Pure and Applied Chemistry; Blackwell Science Ltd, 1993.
ISBN 0-632-03583-8
.
Teoksen verkkoversio
.
- ↑
Resolution 1 of the 26th CGPM (2018)
Bureau international des poids et mesures.
Arkistoitu
4.2.2021. Viitattu 20.5.2019.
- ↑
a
b
c
d
B. W. Petley: The atomic mass unit.
IEEE Trans. Instrum. Meas.
, Huhtikuu 1989, 38. vsk, nro 2, s. 175?179.
doi
:
10.1109/19.192268
.
- ↑
a
b
”Atomiteoria”,
Tietosanakirja, 1. osa (A?Comfort
, s. 689?690. Tietosanakirja Oy, 1909.
Teoksen verkkoversio
.
- ↑
Matti Tiilikainen, Ilkka Virtamo: ”Atomipaino”,
Kemia
, s. 6. WSOY, 1968.
- ↑
Norman E. Holden: Atomic Weights and the International Committee?A Historical Review.
Chem. Int.
, 2004, 26. vsk, nro 1, s. 4?7.
Artikkelin verkkoversio
.
- ↑
IUPAC Gold Book: Unified Atomic Mass Unit
IUPAC. Viitattu 30.3.2016.
- ↑
IUPAC Gold Book: Dalton
IUPAC. Viitattu 30.3.2016.
- ↑
Ian Mills, Tomislav Cvita?, Klaus Homann, NIkola Kallay, Koze Kuchitsu: ”Units in use together with the SI”,
Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry
, s. 75. International Union of Pure and Applied Chemistry; Blackwell Science Ltd, 1993.
ISBN 0-632-03583-8
.
Teoksen verkkoversio
.
- ↑
”The dalton”,
Report of the 15th meeting (17?18 April 2003) to the International Committee for Weights and Measures
, s. 9. Consultative Committee for Units (CCU), 2003.
Teoksen verkkoversio
.
- ↑
IU14. IUPAC Interdivisional Committee on Nomenclature and Symbols (ICTNS)
iupap.org
.
Arkistoitu
14.6.2011. Viitattu 30.3.2016.
- ↑
International Standard ISO 80000-1:2009 ? Quantities and Units ? Part 1: General
. ISO, 2009.
- ↑
International Standard ISO 80000-1:2009 ? Quantities and Units ? Part 10: Atomic and nuclear physics
. ISO, 2009.
- ↑
Instructions to Authors, AoB Plants
Oxford University Press. Viitattu 30.3.2016.
- ↑
Author guidelines.
Rapid Communication in Mass Spectrometry
, 2010. Wiley-Blackwell.
- ↑
B. P. Leonard: Why the dalton should be redefined exactly in terms of the kilogram.
Metrologia
, 2012, 49. vsk, s. 487?491.
doi
:
10.1088/0026-1394/49/4/487
.
Artikkelin verkkoversio
.
- ↑
Mittayksikkoasetus (371/1992)
(Tassa aikaisemmassa, vuonna 2014 kumotussa asetuksessa, nimea dalton ei esiinny, atomimassayksikko kyllakin, nykyiseen tapaan maariteltyna 9 §:ssa) Finlex.
- ↑
The NIST Reference on Constants, Units and Uncertainty; CODTA Internationally recommended 2014 values of the Fundamental Physical Constants
physics.nist.gov
. Viitattu 30.3.2016.
- ↑
Matti Tiilikainen, Ilkka Virtamo: ”Kemiallinen yhdiste, Mooli”,
Kemia
, s. 26. WSOY, 1968.
- ↑
C. A. Opitz, M. Kulke, M. C. Leake, C. Neagoe, H. HInssen, R. J. Hajjar, W. A. Linke:
Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
, Lokakuu 2003, 100. vsk, nro 22, s. 12688?93.
doi
:
10.1073/pnas.2133733100
.