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週期表上原子量的數字即將有所更動?

Posted in: Info 資訊- 十二月 22, 2010 No Comments
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Libra_Saint-Austremoine_Issoire.jpg

拿個天平來稱稱原子有多重?

新版的化學元素週期表已經公告了。一篇標題為「原子量-不再是自然界中的定數」的文章亦被發表在「國際化學」期刊上。

這是歷史上首次將科學知識文章上所列出的週期表中,某些特定的元素原子量進行修改的程序。

由IUPAC(國際純粹與應用科學單位組織)原子量與同位素豐度委任處發表了新版的化學元素週期表。其中的十種元素其原子量數目改為一個範圍區間,而不同於以往使用的單一定值。會有如此的更動,歸因於一項由美國地質研究會、IUPAC、與其他贊助單位。

「使用近一百五十年,課本內頁所附的元素週期表上的原子量總是定質。」美國地質調查局雷斯頓安定同位素研究室經理,泰‧科普倫表示。「雖然這項變動,對於整體化學內涵知識的理解具有明顯幫助,但對於教學者與學生而言,是一項新的挑戰,因為從此在化學計量上如何從數字區間中挑出合適的原子量將是重大的課題。」

氫、鋰、硼、碳、氮、氧、矽、硫、氯、鉈是主要反應自然界原子量定位的基礎元素,但這些元素現在的原子量也即將被改為非單一數字,而是數字區間,舉例而言,硼的原子量以往定為10.811,儘管如此,其準確原子量往往是在10.806-10.821之間飄移,而這樣的差異主要是因為不同地區所出產的同位素分布比例不同。

而單一原子的平均原子量制定正是以該元素中數種穩定同位素的分布比例進行算數平均數的計算,同位素是元素中彼此化學性質相同但質量不相同者。平均原子量之變動正肇因於自然界中各種同位素豐度上的變動。

現在的分析技術可以準確的測量原子的質量,而化學元素的原子量就算只是微小的變動,對研究界與工業界都會造成重要的影響。舉例而言,碳同位素在自然界中的比例可以判斷特定食物產品的純度與產地,如香草與蜂蜜。而氮、氯等元素則是偵測水汙染的指標。運動上使用的某些興奮劑如睪固酮,也常以碳元素為主要的偵測對象。

這次的變動中,也有某些只有單一同位素的元素沒有被更動,如氟、鋁、鈉、金。

美國地質調查局(USGS)在歷史上一直都是扮演化學元素平均原子量制定的角色,而這可追溯於1882年,USGS的首席化學家富蘭克‧W‧克拉克公布了第一張原子量表。

2011年已制訂為國際化學年(IYC),由IUPAC與UNESCO(聯合國教科文組織)倡導,而後在聯合國中公布。IUPAC亦將以此次標準原子量的變動作為主軸之一。

*以上譯自USGS新聞,原文網址:http://www.usgs.gov/newsroom/article.asp?ID=2661

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小編案:

對於原子量變動的概念,目前在主要的化學計量上仍然極少用到小數點二位以下的數值,因此除非是有特定的研究必要,否則此種更動是否有其重要含意仍然需要再三考量。世界上各種同位素分佈的比例不同,的確會影響平均原子量的數值,但是這些差異的數字總可以用統計上的誤差容許範圍來忽略。

而原子量變動的差異若是考慮到核反應中產生同位素的影響,以至於所有的元素同位素都會或多或少受到變動的波及,也有教授認為這是多此一舉的煩惱。因為目前所知無論是核融合反應或是核分裂反應,只要融合(或分裂)到鐵原子出現,反應便不再向下進行,因此最終總有一個可以制定標準的終點。

其他中文新聞參考:http://mag.udn.com/mag/campus/storypage.jsp?f_MAIN_ID=13&f_SUB_ID=33&f_ART_ID=289067

http://mag.udn.com/mag/campus/storypage.jsp?f_ART_ID=289065

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