Bağıl Atom Kütlesi Nedir? Nasıl Hesaplanır?
Bir atomun referans olarak seçilen başka bir atomdan kaç kez daha ağır olduğunu gösteren sayıya bağıl atom kütlesi denir. Bağıl atom kütleleri, ilk defa yoğunluğu en düşük olan hidrojen atomuna bağlı olarak belirlenmiştir. Hidrojen atomunun kütlesi 1 gram olarak kabul edilmiş ve diğer elementlerin kütleleri hidrojenle kıyaslanarak belirlenmiştir.
Daha sonra hidrojenin farklı elementlerle yaptığı ikili bileşiklerdeki kütle ilişkilerinden yararlanılarak diğer elementlerin kütleleri belirlenmiştir. Eğer bileşiğin bağıl kütlesi biliniyorsa hidrojenin kütlesi çıkarıldığında bileşiği oluşturan diğer elementin bağıl atom kütlesi belirlenebilir.
Örneğin H2O bileşiğinin bağıl kütlesi 18 gramdır. Bu durumda O atomunun bağıl kütlesi, bileşiğin bağıl kütlesinden (18 g), 2 H atomunun bağıl kütlesi (2 g) çıkarılarak 16 g olarak hesaplanır.
Ancak bu hesaplamalarda hidrojenin eklenmesi ve çıkarılması, hidrojenin kütlesi çok küçük olduğundan büyük deneysel hatalara sebep olmuştur. Daha sonra Avogadro Yasası’na göre aynı sıcaklık ve basınç altında, belirli bir hacimde bulunan gazların molekül sayılarının eşit olması prensibiyle hareket edilmiş ve oksijen atomu referans alınmıştır. Birçok atomla tepkimeye giren atomlardan biri olan oksijeni diğer atomlarla kıyaslayıp atomların bağıl atom kütlelerini belirlemek kolaylaşmıştır.
1961 yılına kadar atom kütlelerini ölçmek için referans alınan atomlar hidrojen ya da oksijen-16 olmuştur. Ancak izotop atomların bulunmasından sonra, O-16 yanında O-17 atomlarının varlığının ortaya çıkması atom kütlelerinin belirlenmesinde karışıklığa yol açmıştır.
1961 yılından itibaren Uluslararası Temel ve Uygulamalı Kimyacılar Birliğinin aldığı kararla elementlerin atom kütlesi C-12 izotopu karşılaştırma birimi alınarak hesaplanmaktadır. Atom kütlesi atomik kütle birimi (akb) cinsinden belirlenir. 12C atomu çekirdeğinde 6 proton, 6 nötron içerir. 12C kütlesinin 1/12’sine atomik kütle birimi denir. 12C atomunun kütlesi 12 akb alınıp referans kabul edilerek diğer elementlerin kütleleri buna göre belirlenir. Belirlenen bu değerler yine aynı referansa göre bağıl atom kütleleridir (Görsel 1.4).
Atomik kütle birimi (akb) çok küçük kütleli maddelerin özellikle atom ve moleküllerin kütlelerini hesaplamak için kullanılan ölçü birimidir.
Atomik kütle biriminin 12C atomunun kütlesinin tam olarak 1/12’sine eşit olma nedeni, karbonun en kararlı ve en kolay bulunabilen elementlerden biri olmasıdır. 1 akb = 1 Dalton’dır (Da).
Atomların kütlelerinin belirlenmesi kütle spektrometresi ile de deneysel olarak belirlenebilir.
Örneğin hidrojen atomu kütlesinin ortalama 12C kütlesinin % 8,4’ü kadar olduğu deneysel olarak belirlenmiştir. 12C izotopunun kütlesi 12 akb olduğundan, hidrojen atomunun kütlesi 0,084 x 12 = 1,008 akb olarak belirlenir. Benzer şekilde azotun atom kütlesi 14,01; bakırın atom kütlesi de 63,55 akb olarak belirlenmiştir.
Bağıl atom kütlesi bir elementin atomik kütle birimi cinsinden ortalama kütlesini belirler. Bu sayı genellikle elemente ait izotopların da ortalama kütlesini belirttiği için ondalıklı bir sayıdır.
