Molární hmotnostní konstanta

Molární hmotnostní konstanta je fyzikální konstanta, definovaná jako součin Avogadrovy konstanty a atomové hmotnostní konstanty. Číselně je proto rovna hmotnosti jednoho molu stejných částic, které mají hmotnost rovnou 1/12 klidové hmotnosti atomu p=12|b=6|a=rC (tedy uhlíku-12, prvku s 6 protony a 6 neutrony v jádře) v základním stavu a nevázaného chemickými vazbami.

Značení, definice a hodnota

Doporučená značka: M_\mathrm{u} \, * Definiční vztah: *: M_\mathrm{u} = N_\mathrm{A}m_\mathrm{u} \, (kde NA je Avogadrova konstanta a mu atomová hmotnostní konstanta) * Hodnota a jednotka v SI: *: Mu = 0,999 999 999 65(30)×10−3 kg·mol−1

Číslice v závorce udává směrodatnou odchylku u posledních 2 platných číslic. Po redefinici se hodnota Mu změnila o méně než 5×10−10.

Historický vývoj

Před redefinicí základních jednotek soustavy SI v r. 2019 měla přesnou, definicí danou hodnotu Mu = 10−3 kg mol−1, která vyplývala z definice molu. +more Bylo to dáno tím, že jak Avogadrova konstanta, tak atomová hmotnostní konstanta byly definovány pomocí experimentálně určené hmotnosti atomu uhlíku 12. Jako triviální ji zpravidla ani nebylo zvykem uvádět v přehledu fundamentálních konstant.

Novou definicí molu, založenou na fixaci hodnoty Avogadrovy konstanty, byl vzájemný vztah narušen, a molární hmotnostní konstanta se stala konstantou, jejíž hodnotu je (stejně jako u atomové hmotnostní konstanty) nutno určovat experimentálně. Má nyní stejnou relativní nejistotu jako atomová hmotnostní konstanta resp. +more dalton (čili atomová hmotnostní jednotka),.

Metrologická poznámka

Lze předpokládat, že experimentální určování hodnoty molární hmotnostní konstanty nebude přímé, tedy z definice atomové hmotnostní konstanty. V praxi se atomová hmotnostní konstanta a po redefinici jednotek SI i molární hmotnostní konstanta určuje z klidové hmotnosti elektronu me a relativní atomové hmotnosti elektronu Ar(e) (tj. +more hmotnosti elektronu dělené atomovou hmotnostní konstantou). Relativní atomovou hmotnost elektronu lze měřit v cyklotronových experimentech, zatímco klidovou hmotnost elektronu lze odvodit z jiných fyzikálních konstant.

Pro určení Mu i mu lze se stejnou relativní nejistotou využít vztah:

M_\mathrm{u} = N_\mathrm{A}m_\mathrm{u} = \frac{2N_\mathrm{A}h}{c} \frac{R_\infty}{\alpha^2 A_\mathrm{r}(e)},

ve kterém konstanty v prvním zlomku mají po redefinici přesnou pevně danou hodnotu (zatímco před redefinicí byly NA a h určeny s relativní nejistotou v řádu 10−8) a hodnoty Rydbergovy konstanty R∞, konstanty jemné struktury α a relativní atomové hmotnosti elektronu Ar(e) ve druhém zlomku byly již před redefinicí určovány s relativní nejistotou v řádu 10−10 nebo lepší. Nejistota v určení mu je proto řádově lepší oproti stavu před redefinicí SI.

Reference

Kategorie:Fyzikální konstanty Kategorie:Fyzika částic