Dalton (Da, amu) — yhtenäinen atomimassayksikkö: määritelmä ja käyttö
Dalton (Da, amu) — selkeä määritelmä ja käytännön esimerkit yhtenäisestä atomimassayksiköstä, atomimassojen laskennasta ja sovelluksista tutkimuksessa.
Dalton eli yhtenäinen atomimassayksikkö (lyhenne: amu, u tai Da) on mittayksikkö, jota käytetään atomien massan mittaamiseen. Atomimassayksikkö vastaa1 ⁄ 12hiili-12:n massaa.
Yhtenäinen atomimassayksikkö ja daltoni ovat eri nimityksiä samalle asialle. Sanaa "dalton" käytetään ajan mittaan enemmän. Yksikkö on nimetty John Daltonin mukaan, joka oli 1700-luvun luonnontieteilijä ja opettaja.
Käytännön arvo ja muunnokset
1 dalton (Da) vastaa käytännössä yhtä atomista massayksikköä, ja sen numeerinen arvo SI-järjestelmässä on
1 Da = 1,66053906660 × 10⁻²⁷ kg.
Tämän suhteen voi ymmärtää myös näin: 1 u = 1 g / N_A, missä N_A on Avogadron vakio (6,02214076×10²³ mol⁻¹). Tästä seuraa, että atomien massaluvut u-yksiköissä on sama luku kuin vastaava molaarimassa ilmaistuna g/mol (esim. ilmendiatomien keskimassa ~12,01 u → ~12,01 g/mol).
Symbolit ja historiatieto
Historiallisesti käytettiin usein lyhennettä amu (atomic mass unit). Nykyään yhtenäisestä atomimassayksiköstä käytetään myös merkintöjä u (unified atomic mass unit) ja Da (dalton). IUPAC suosittelee selkeyden vuoksi käyttöä u tai Da, ja Da on yleinen erityisesti biokemiallisissa ja proteiinimassojen yhteyksissä (esim. kDa = kilodalton = 1000 Da).
Miten dalton liittyy hiukkasten massoihin
Yksi dalton on likimääräinen massan yksikkö per nukleoni: protonin ja neutronin massat ovat noin yhden daltonin luokkaa, mutta eivät täsmälleen 1 Da johtuen sidoksiin ja eroihin. Esimerkkejä (pyöristettyjä arvoja):
- protoni ≈ 1,007276 u
- neutroni ≈ 1,008665 u
- elektroni ≈ 0,00054858 u
Koska ytimen sidoksiin liittyvä massavaje pienentää atomien massaa verrattuna yksittäisten nukleonien summamassaan, atomien massat eivät ole kokonaislukuja daltoneina (poikkeuksena täsmällisesti määritelty hiili‑12, jonka massa on määritelmän mukaan 12 u).
Käyttöesimerkkejä
- Kemiallisissa taulukoissa ja lääke‑/biomolekyylien kuvauksessa käytetään usein Da- tai kDa‑yksiköitä (esim. hemoglobiini ≈ 64 kDa).
- Massaspektrometriassa mitataan ionien massan ja varauksen suhdetta (m/z), ja yksikkönä käytetään usein daltonia.
- Kun atomimassan arvo ilmoitetaan u‑yksiköissä, sen voi suoraan lukea myös molaarimassaksi g/mol (esim. H ≈ 1,008 u → ≈ 1,008 g/mol).
Huomioitavaa
- Yksikön nimen ja lyhenteen valinnassa kannattaa huomioida alan käytäntö: biokemian konventiossa Da on yleinen, perinteisissä kemian taulukoissa usein käytetään u tai amu.
- Vaikka dalton antaa kätevän kuvan yksittäisen atomin tai molekyylin absoluuttisesta massasta, niihin liittyy myös tarkkuuskysymyksiä ja relativistisia sekä sidoksiin liittyviä vaikutuksia hyvin tarkassa mittauksessa.
Etsiä