Elementare Shift: Periodensystem bekommt Gewichtsveränderungen

Zehn Elemente, die dazu beitragen, dass sich das Universum, einschließlich unserer Biologie basiert auf Kohlenstoff und Sauerstoff in der Luft die wir atmen, sind jetzt in beispielloser Art und Weise umziehen – sie erhalten ihre sehr Atomgewichte verändert.

Wissenschaftler haben einige magische Art und Weise, die Massen der all diese Elemente verwandeln nicht erfunden. Stattdessen sind sie Aktualisierung, was oft als Konstanten der Natur auf der periodischen Tabelle gedacht sind.

"Für mehr als ein Jahrhundert-und-einhälfte, lernten viele standard Atomgewichte verwenden – einen Einzelwert – gefunden auf der Innenseite Cover Chemie Lehrbücher und auf das Periodensystem der Elemente," sagte Physiker Michael Wieser an der University of Calgary. "Als Technologie verbessert, wir haben entdeckt, dass die Zahlen auf unserer Karte nicht als statisch, als wir bisher angenommen haben."

Die standard Atomgewicht des Elementes, das von einer Art von Atom besteht, basiert auf die Masse der Atome. Das Problem, das Wissenschaftler jetzt beschäftigen wurzelt in der Tatsache, dass diese Atome nicht immer die gleichen Massen. Während alle Atome, aus denen ein Element die gleiche Anzahl an Protonen haben, Elemente Varianten bekannt als Isotope, die unterschiedliche Anzahl von Neutronen in ihren Kernen, so dass einige leichter oder schwerer als andere zu besitzen.

Bestimmte Elemente haben mehr als ein stabiles Isotop. Zum Beispiel Kohlenstoff hat zwei – Kohlenstoff-12 und Kohlenstoff-13. (Die Zahlen in jedem Isotop zeigen, wie viele Partikel, die sie in ihren Kernen haben – Kohlenstoff-12 verfügt über 6 Protonen und 6 Neutronen.) In der Vergangenheit für diese Elemente zu einem Standardgewicht von Atomic gemittelt Wissenschaftler die Atomgewichte dieser Isotope basiert auf, wie häufig diese Isotope sind — desto reichlicher war ein Isotop, je größer eine Rolle, die es in der standard Atomgewicht gespielt.

Die Fülle an ein Isotop kann jedoch in der Natur, was zu Abweichungen in ein Element Atomgewicht variieren. Zum Beispiel kann Schwefel ist allgemein bekannt, dass ein standard Atomgewicht von 32.065, seine echte Atomgewicht jedoch überall zwischen 32.059 und 32.076, je nachdem, wo das Element gefunden wird.

Diese kleine Variationen in ein Element Atomgewicht können Forschung und Industrie schwer belasten. Präzise Messungen der Häufigkeiten der Kohlenstoff-Isotope sind z. B. Reinheit und Quelle der Nahrung, wie Honig und Vanille zu bestimmen. Isotopen Messungen von Stickstoff, Chlor und andere Elemente helfen Spur Schadstoffe in Flüssen und Grundwasser. Im Sport doping-Ermittlungen können Wissenschaftler leistungssteigernde Testosteron im menschlichen Körper identifizieren, da das Atomgewicht von Kohlenstoff in natürlichen menschlichen Testosteron höher als das in pharmazeutischen Testosteron ist.

"Es gibt eine Menge an praktischen Informationen, die wir erhalten aus dem Wissen Atomgewicht, all diese erhebliche Probleme und Fragen wo kann wissen atomaren Isotop Fülle eine Schlüsselrolle spielen" Wieser sagte LiveScience. Er dient als Sekretär der International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) Kommission für Isotopen Häufigkeiten und Atomgewichte, die die Auswertung und Verbreitung von atomaren Gewichtswerte betreut.

Jetzt, zum ersten Mal in der Geschichte, den standard Atomgewicht von 10 Elementen – Wasserstoff, Lithium, Bor, Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Silizium, Schwefel, Chlor und Thallium – in einer neuen Weise, die besser widerspiegeln wird wie diese Elemente in der Natur gefunden werden zum Ausdruck gebracht werden. Statt einzelne Werte werden sie als Intervalle, mit oberen und Untergrenzen, Variationen in Atomgewicht genauer vermitteln ausgedrückt erhalten. Zum Beispiel ist Carbon standard Atomgewicht als ein Intervall zwischen 12.0096 und 12.0116 aufgeführt.

Die anderen Elementen auf der periodischen Tabelle bleiben die gleichen, wie Elemente mit nur einem stabilen Isotop nicht Variationen in ihre Atomgewichte angezeigt werden. Zum Beispiel die standard Atomgewichte für Fluor, Aluminium, Natrium und Gold sind konstant, und ihre Werte sind dafür bekannt, mehr als sechs Dezimalstellen.

Diese Veränderungen mag verwirrend für Studierende und Wissenschaftler. Welche Nummer sollten sie auf einen Test oder im Labor verwenden? Letztlich wird das Element und den Kontext abhängen.

Wenn sie nur eine einfache Rechnung, die diese 10 Elemente durchführen möchten, können sie einen einzelnen Wert einer konventionellen Atomgewicht genannt, Wieser sagte. Benötigen sie mehr Präzision, mehr Nachkommastellen der Zahl — sie nachschlagen können eine atomare Gewicht Wert für den spezifischen Kontext, die sie im Sinn haben. Zum Beispiel sagte "Bor im Meerwasser hat einen sehr engen Bereich der atomic-Gewicht, so dass ich einen Wert von 10.818 auswählen könnte," Chemiker Tyler Coplen, Direktor des U.S. Geological Survey Reston stabilen Isotopen Labor, die diese Änderungen für die letzten 15 Jahre gearbeitet wurde, LiveScience.

Coplen und Wieser sagten, dass sie völlig überrascht über die Aufmerksamkeit, die diese Änderung erhalten hat.

"Menschen denken vielleicht sitzen in einem Chemie-Klasse mit dem Periodensystem hängend an der Wand, und nach sehen, dass einige Elemente wie Natrium oder Gold wurden gemessen, ein unglaublicher Präzision gefragt, warum andere wie Schwefel und Blei in der gleichen Präzision gemessen waren nicht," sagte Wieser. "Jetzt könnte diese Änderung beantworten."

Diese Änderungen wurde offiziell als IUPAC sie veröffentlichte Online-Dez. 12 in der Zeitschrift Pure and Applied Chemistry.

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