[科普中国]-原子质量单位

基本概念

原子质量单位（amu或u）有时称统一原子质量单位，或道尔顿（Dalton，Da，D）是用来衡量原子或分子质量的单位，它被定义为碳12原子质量的1/12。

1 u = 1/NA 克 = 1/(1000 NA) 千克 (NA为阿伏伽德罗常数) =1.66053886×10^-27 kg ; “amu”这个符号一般出现在较老的文献中。在书写原子量的时候经常不写任何单位，而将原子质量单位作为默认的单位。在生物化学和分子生物学文献中（特别是描述蛋白质的时候），一般使用道尔顿这个名词，或者使用Da。由于蛋白是大分子，他们通常有上千道尔顿的分子量，这时候使用kDa（千道尔顿）作为单位。

分子质量单位不是国际单位制（SI）单位，但是却是SI允许使用的非国际单位制单位，参见SI的相关说明（英文）。

历史发展约翰·道尔顿（John Dalton）最早建议使用一个氢原子的质量来作为原子量的单位。质谱仪的发明人弗朗西斯·威廉·阿斯朗（Francis William Aston）后来使用一个氧16分子质量的1/16作为单位。

在1961年之前，物理原子质量单位被定义为一个氧16原子质量的1/16，而化学原子质量单位则被定义为一个氧原子（计算了不同的氧同位素丰度）质量的1/16。这两个单位都比现在使用的统一原子质量单位小一些。统一原子质量单位是由国际纯粹和应用物理联合会（IUPAP）在1960年以及国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）在1961年所采纳的。2

贝采里乌斯（j．j．berzelius， 1779～1848）在1814～1826年的12年里连续发表了三张相对原子质量表，所列元素多达49种34。其中大部分相对原子质量已接近现代原子量数值。大约在1828年，贝采里乌斯结合原子热容定律和同晶型定律把长期弄错的钾、钠、银的相对原子质量纠正过来。

康尼查罗提出了如下结论：当考虑一系列某一元素的化合物时，其中必然有一种或几种化合物中只含有一个原子的这种元素，那么在一系列该元素的质量值中，最小值就是该元素相对原子质量的约值56。康尼查罗的上述工作，澄清了当时一些错误观点，统一了分歧意见，为原子--分子论的发展和确定扫除了障碍，使得原子--分子论整理成为一个协调的系统，从而大大地推进了相对原子质量的测定工作。

斯达在1857～1882这二十五年时间里测定了多种元素的精确相对原子质量，其精度可达小数点后4位数字，与现在相对原子质量相当接近。继斯达之后，美国化学家理查兹（t.w.richards,1868～1928）的工作更为出色。这使他因此而荣获1914年诺贝尔化学奖。自1904年起，他和他的学生通过大量的分析工作修正了斯达的相对原子质量值。

测量方法英国化学家道尔顿提出将最轻的元素氢中一种氢原子的质量定一个基本单位，并以此计算出氧、氮等 14 中元素的相对原子质量。1860 年，比利时化学家施塔尔又提出了 16O 为基准的更精确的相对原子质量，赢得整个科学界的公认，他提出将一个 16O 原子的 1/16 作为标准，以此为“砝码”的一个单位来测定其他原子的相对质量，而“天平”则是应用了化学反应和化学分析的方法。比如要测定某元素的相对原子质量，就将一定量含有该元素的物质与一摩尔氧原子，或其他已知相对原子质量的原子，充分反应，根据它们反应的质量比就可算出该元素的相对原子质量。

1961 年，化学家和物理学家一致同意采用新“砝码”-----12C，把这种原子质量的 1/12 作为基本单位，至于“天平”也有了许多产品。如目前使用最多的质谱仪。

测量工具目前多使用质谱仪测量相对分子量。

原理：利用电磁学原理，将待测元素的样品引入质谱，然后用电子轰击，使其由原子变为正离子。正离子在一个外加电场的作用下被加速，然后在磁场作用下发生偏转，因为较轻的同位素发生偏转较大，较重的同位素不容易发生偏转，结果不同的同位素被分开。

构造：进样系统、离子源、质量分析器、离子检测器和记录系统。

用途： 求准确的相对分子质量、鉴定化合物、推测未知结构。7

争议一个至今仍引人注目的建议是“道尔顿”作为统一的原子质量单位的同义词。SI单位用某些发明家的名字作为名称 第一个字母是有很多先例的，但是“u”并不是一个SI单位，如将其名称定为道尔顿，实际上并不合乎习惯。8