Hogy lehet az, hogy a különféle elemek atomsúlya (atomtömege) nehezebb, amikor az átlagos súlya kisebb?

Ez nekem sajnos teljesen érthetetlen és abban sem vagyok biztos, hogy az említett könyv nem ezoterikus.

Mindenesetre az általános kémiában az elemek tömegét az átlagos atomtömeggel jellemezzük, amit az elemet alkotó izotópok relatív atomtömegéből és előfordulási gyakoriságából számolunk.

Pl. az oxigén elem átlagos atomtömege a 16-os, 17-es és 18-as tömegszámú oxigénizotópok relatív atomtömegéből és előfordulási gyakoriságából számolható. Itt szóba került a tömegszám fogalma, ami viszont nem egyenlő az adott izotóp relatív atomtömeggel. A tömegszám az atommagban található protonok és neutronok számának összege, tehát egésszám. Ez viszont egy egyszerűsített szám, ami két tényezőt nem vesz figyelenbe: egyrészt az elektronoknak is van tömegük (neutron tömegének 1837-ed része), másrészt az atommag képződésekor felszabaduló energia tömegcsökkenéssel jár az Einstein-féle tömeg-energia ekvivalencia (E=mc2) miatt. A 16-os tömegszámú oxigénizotóp relatív atomtömege ezért pl. 15,995.

A könyv, az író nem ezoterikus. Félreértelmezés történt.

Idézet:

"A csillag az idők folyamán megöregszik, ahogyan lassan feléli nukleáris fűtőanyagát. Hogy lássuk, hogyan keletkezik energia a fúziós folyamatból, és hogy megértsük a csillag életének különböző szakaszait, amelyek végül is a fekete lyukhoz vezetnek, érdemes egy pillantást vetni a 10.1 ábrára, amely a modern tudomány egyik legfontosabb görbéjét, a kötési energia görbét ábrázolja. A vízszintes tengelyen a különféle elemek atomsúlya látható, a hidrogéntől az uránig. A függőleges tengelyen, durván fogalmazva, az atommagokban lévő nukleonok átlagos „súlya" szerepel. Megfigyelhetjük, hogy a hidrogén és az urán protonjainak súlya átlagosan nagyobb, mint a diagram közepén elhelyezkedő elemek protonjaié."

Ne keverjük össze az atomok súlyát a benne található nukleonok súlyával.

A protonok súlyeltérése az atom típusától függően a kötési energiákra utal.

A könyv (ábrák nélkül ömlesztve) itt olvasgatható:

[link]

Sajnos az ábrát nem látom, de az én értelmezésemben itt az atomtömeg az egyik, a másik meg az atomot alkotó nukleonok, protonok tömegének átlaga.

Nehezebb protonok. A magasabb energiatartalom révén.

Ha jól értelmeztem.

Tehát az egyik mérőszám az atomtömegek, amik természetesen az anyagfajták szerint, nukleonszámok szerint változnak, a másik pedig az atomokat alkotó egyes nukleonok tömegét jelzi.

Ettől még egy hidrogénatom pl. természetesen könnyebb egy mondjuk vasatomnál, de az őt alkotó nukleonok átlagos tömege nagyobb a vasat alkotó nukleonok tömegénél.

Az energiaszint miatti tömegeltérések gondolom az E=m*c^2 váltóérték mentén iszonyatosan kicsi eltérések lehetnek.

Ahogy én értem, kötési energiatartalom miatt a hidrogént alkotó nukleonok EGYENKÉNTI tömege magasabb, mint pl. a mélypont körüli vasban lévő nukleonok egyenkénti tömege.

Aztán a periódusos rendszer másik végén ismét magasabb energiájú, tömegű nukleonok vannak az atomokban.

Egy hidrogénben egy, egy vasatomban 26 proton ücsörög, a vas ezért még a rettenetesen kicsi mértékben könnyebb protonjaival is nehezebb a hidrogénnél.

Mint írtam az energia tömegbeni kifejeződése nagyon kicsi eltérést produkál csak, ott van köztük egy c^2 szorzó, ami ugyebár elég brutális nagy érték.

Egyébként szerintem ennek a grafikonnak és leírásnak a lényege az, hogy megmutassa, a vas a "nukleáris salak", azt nem érdemes buzerálni, az annál alacsonyabb rendszámúak fúziójával, a magasabb rendszámúak bomlásával lehet energiát felszabadítani.

A kötési energia-görbe meg megmutatja azt is, hogy mennyi kiinduló energiabefektetés kell egy energiatermelő láncreakció beindításához, minél messzebb vagy a vastól mindkét fele, annál kisebb energiával beindítható (fúzióhoz kisebb gyújtási hőmérséklet, bomláshoz annál kisebb kritikus tömeg kell).

A dolog lényege a következő:

Ha külonálló nukleonokból egy atommag jön létre (ami persze ilyenformában ténylegesen ritkán megy végbe), akkor sok energia szabadul fel (ez a nukleonok kötési energiája). A tömeg-energia ekvivalencia elv alapján ezzel arányosan kisebb lesz a nukleonok eredeti (különálló) tömegéhez képest a létrejövő atommag tömege. (Mivel a magreakciók energiaváltozásai nagyon nagyok, ez a tömegváltozás már érzékelhető lesz.)

A könyvben gondolom egy ilyesmi grafikon volt:

[link]

Forrás:

[link]

Ez az atomok stabilitását jelzi az atomtömeg függvényében.

Annál stabilabb egy atommag, minél nagyobb az egy nukleonra jutó kötési energia. Ezt úgy tudjuk megnézni, hogy kiszámoljuk, mekkora tömeg jut (az atommagban!) egy nukleonra. Minél kisebb ez az érték, annál több energia szabadult fel a mag létrejötte során nukleononként, azaz annál stabilabb az atom.

(Azt fontos tudni, hogy a grafikonon az adott tömegszámú atomok közül mindig csak a legstabilabbat ábrázolták!)