原子質量單位

為準確計量微小分子的重量，國際通常採用一個原子的質量單位為基準，定義為碳12元素原子質量的1/12為一個原子質量單位。

基本介紹

• 中文名：原子質量單位
• 外文名：amu或u
• 定義：碳12元素原子質量的1/12
• 別稱：統一原子質量單位或道爾頓
• 單位精確度：十的負八次方
• 量綱：一

基本概念

原子質量單位（amu或u）有時稱統一原子質量單位，或道爾頓（Dalton，Da，D）是用來衡量原子或分子質量的單位，它被定義為碳12原子質量的1/12。

1 u = 1/NA 克 = 1/(1000 NA) 千克 (NA為阿伏伽德羅常數) =1.66053886×10^-27 kg ; “amu”這個符號一般出現在較老的文獻中。在書寫原子量的時候經常不寫任何單位，而將原子質量單位作為默認的單位。在生物化學和分子生物學文獻中（特別是描述蛋白質的時候），一般使用道爾頓這個名詞，或者使用Da。由於蛋白是大分子，他們通常有上千道爾頓的分子量，這時候使用kDa（千道爾頓）作為單位。

分子質量單位不是國際單位制（SI）單位，但是卻是SI允許使用的非國際單位制單位，參見SI的相關說明（英文）。

歷史發展

約翰·道爾頓（John Dalton）最早建議使用一個氫原子的質量來作為原子量的單位。質譜儀的發明人弗朗西斯·威廉·阿斯朗（Francis William Aston）後來使用一個氧16分子質量的1/16作為單位。

在1961年之前，物理原子質量單位被定義為一個氧16原子質量的1/16，而化學原子質量單位則被定義為一個氧原子（計算了不同的氧同位素豐度）質量的1/16。這兩個單位都比現在使用的統一原子質量單位小一些。統一原子質量單位是由國際純粹和套用物理聯合會（IUPAP）在1960年以及國際純粹與套用化學聯合會（IUPAC）在1961年所採納的。

貝采里烏斯（j．j．berzelius， 1779～1848）在1814～1826年的12年裡連續發表了三張相對原子質量表，所列元素多達49種。其中大部分相對原子質量已接近現代原子量數值。大約在1828年，貝采里烏斯結合原子熱容定律和同晶型定律把長期弄錯的鉀、鈉、銀的相對原子質量糾正過來。

康尼查羅提出了如下結論：當考慮一系列某一元素的化合物時，其中必然有一種或幾種化合物中只含有一個原子的這種元素，那么在一系列該元素的質量值中，最小值就是該元素相對原子質量的約值。康尼查羅的上述工作，澄清了當時一些錯誤觀點，統一了分歧意見，為原子--分子論的發展和確定掃除了障礙，使得原子--分子論整理成為一個協調的系統，從而大大地推進了相對原子質量的測定工作。

斯達在1857～1882這二十五年時間裡測定了多種元素的精確相對原子質量，其精度可達小數點後4位數字，與現在相對原子質量相當接近。繼斯達之後，美國化學家理查茲（t.w.richards,1868～1928）的工作更為出色。這使他因此而榮獲1914年諾貝爾化學獎。自1904年起，他和他的學生通過大量的分析工作修正了斯達的相對原子質量值。

測量方法

英國化學家道爾頓提出將最輕的元素氫中一種氫原子的質量定一個基本單位，並以此計算出氧、氮等 14 中元素的相對原子質量。1860 年，比利時化學家施塔爾又提出了 16O 為基準的更精確的相對原子質量，贏得整個科學界的公認，他提出將一個 16O 原子的 1/16 作為標準，以此為“砝碼”的一個單位來測定其他原子的相對質量，而“天平”則是套用了化學反應和化學分析的方法。比如要測定某元素的相對原子質量，就將一定量含有該元素的物質與一摩爾氧原子，或其他已知相對原子質量的原子，充分反應，根據它們反應的質量比就可算出該元素的相對原子質量。

1961 年，化學家和物理學家一致同意採用新“砝碼”-----12C，把這種原子質量的 1/12 作為基本單位，至於“天平”也有了許多產品。如目前使用最多的質譜儀。

測量工具

目前多使用質譜儀測量相對分子量。

原理：利用電磁學原理，將待測元素的樣品引入質譜，然後用電子轟擊，使其由原子變為正離子。正離子在一個外加電場的作用下被加速，然後在磁場作用下發生偏轉，因為較輕的同位素發生偏轉較大，較重的同位素不容易發生偏轉，結果不同的同位素被分開。

構造：進樣系統、離子源、質量分析器、離子檢測器和記錄系統。

用途： 求準確的相對分子質量、鑑定化合物、推測未知結構。

爭議

一個至今仍引人注目的建議是“道爾頓”作為統一的原子質量單位的同義詞。SI單位用某些發明家的名字作為名稱 第一個字母是有很多先例的，但是“u”並不是一個SI單位，如將其名稱定為道爾頓，實際上並不合乎習慣。