Атомная единица массы (а.е.м.) - это внесистемная единица массы, используемая в физике и химии для выражения масс атомов, молекул и элементарных частиц.
Определение атомной единицы массы
Атомная единица массы определяется как 1/12 массы атома углерода-12. Этот изотоп углерода выбран в качестве эталона, поскольку:
- Он широко распространен в природе
- Его атом стабилен
Таким образом, атомная единица массы привязана к конкретному количеству вещества, а не к какому-то произвольному значению.

Численное значение
Согласно последним данным, численное значение атомной единицы массы равно:
1 а.е.м. = 1,66053904 × 10-27 кг
Это крайне малая величина. Для сравнения, масса протона или нейтрона составляет около 1 а.е.м. Масса электрона примерно в 1836 раз меньше.
Связь с молярной массой
Помимо фундаментальных частиц, атомная единица массы используется для выражения масс атомов химических элементов. При этом обнаруживается следующая закономерность:
Молярная масса любого вещества в г/моль численно совпадает с массой его молекулы в атомных единицах массы.
Например, молекулярная формула воды - H2O. Ее молярная масса составляет 18 г/моль. Масса молекулы воды в а.е.м. также равна 18.
То есть зная табличное значение молярной массы вещества, мы можем легко определить массу его молекулы в атомных единицах и наоборот.

Применение атомной единицы массы
К основным областям применения атомной единицы массы относятся:
- Атомная и ядерная физика
- Химия и биохимия
- Масс-спектрометрия
Рассмотрим их подробнее.
В физике элементарных частиц
Благодаря использованию атомной единицы массы, удалось установить, что массы протонов и нейтронов практически одинаковы и составляют около 1 а.е.м. Это важный результат, подтверждающий теорию строения атомных ядер.
Частица | Масса, а.е.м. |
Протон | 1,007276466879 |
Нейтрон | 1,00866491600 |
Как видно из таблицы, массы протона и нейтрона отличаются менее чем на 0,1%. Это подтверждает, что они являются разновидностями одной и той же элементарной частицы - нуклона.
Применение в химии и биохимии
В химии атомная единица массы используется для выражения масс атомов химических элементов, а также молекулярных масс сложных веществ.
Например, молекулярная масса белка гемоглобина составляет 64 500 а.е.м. Это гигантская молекула, состоящая из тысяч атомов. Без использования атомных единиц трудно было бы работать с такими числами.
Кроме того, зная молярную массу вещества в г/моль, химики могут легко рассчитать количество вещества, вступившего в реакцию, по изменению массы.
Применение в масс-спектрометрии
Масс-спектрометрия - метод исследования вещества, основанный на ионизации молекул и последующем разделении полученных ионов по отношению массы к заряду (m/z).
Поскольку массы ионов измеряются в атомных единицах, атомная масса является естественной единицей для масс-спектрометрии. Это позволяет идентифицировать вещества по спектральным пикам, соответствующим целым значениям а.е.м.
Перспективы замены на кг
Несмотря на широкое применение, атомная единица массы не входит в Международную систему единиц (СИ). Это связано с тем, что она определяется опосредованно через эталонный образец.
В будущем возможен полный переход на единицы СИ, в частности на килограмм, для выражения атомных и молекулярных масс. Однако пока а.е.м. остается удобной и наглядной величиной.