Atómová hmotnosť / Protónové číslo

Protónové číslo a atómová hmotnosť (aj: relatívna atómová hmotnosť) sú dve základné veličiny každého chemického prvku. Protónové číslo – nazývané aj náboj jadra alebo počet protónov – určuje jednoznačné miesto prvku v periodickej tabuľke a úplne určuje jeho chemické správanie. Atómová hmotnosť udáva strednú hmotnosť atómu v atómových hmotnostných jednotkách (u, kedysi „amu“), spriemerovanú cez prirodzene sa vyskytujúce izotopy prvku.

Význam pre drahé kovy

Každý drahý kov je svojím protónovým číslom nezameniteľne definovaný. Zlato (Au) nesie protónové číslo 79 – jeho jadro obsahuje 79 protónov – a má relatívnu atómovú hmotnosť 196,967 u. Táto vysoká hmotnosť je spoluzodpovedná za mimoriadnu hustotu zlata (19,32 g/cm³), ktorá sa pri stanovení hustoty podľa Archimeda využíva na overenie pravosti.

Kovy platinovej skupiny – platina (Pt, Z = 78), paládium (Pd, Z = 46), ródium (Rh, Z = 45), irídium (Ir, Z = 77), osmium (Os, Z = 76) a ruténium (Ru, Z = 44) – sú v periodickej tabuľke tesne pri sebe, a preto zdieľajú podobné fyzikálno-chemické vlastnosti ako vysoká odolnosť voči korózii a katalytická aktivita.

Atómová hmotnosť a čistá hmotnosť – žiadny priamy vzťah

Atómová hmotnosť ovplyvňuje hustotu a tým nepriamo aj čistú hmotnosť tehličky alebo mince, no nie je s ňou totožná. Čistá hmotnosť opisuje čistý podiel kovu v predmete, nezávisle od atómovej hmotnosti. Pri kalkulačke taveniny vstupuje atómová hmotnosť implicitne cez hustotu, keď sa na odhad hmotnosti používajú merania objemu.

Vzorec: relatívna atómová hmotnosť (u) = Σ (hmotnosť izotopu × prirodzené zastúpenie)
Príklad zlato: 196,967 u (len 1 stabilný izotop: ¹⁹⁷Au, zastúpenie 100 %)

Protónové číslo ako znak pravosti

Analytické metódy ako röntgenová fluorescenčná analýza (XRF) identifikujú prvky presne cez ich charakteristické röntgenové žiarenie, ktoré vyplýva priamo z protónového čísla (konfigurácie elektrónov). Volfrámové jadro (Z = 74, hustota 19,25 g/cm³) môže zlato (Z = 79, hustota 19,32 g/cm³) v hustote klamlivo imitovať – XRF a ultrazvuková skúška obe bezpečne rozlíšia, keďže charakteristické röntgenové čiary sú priamo viazané na protónové číslo a nedajú sa sfalšovať.

Krátko na zapamätanie

Protónové číslo je atómová identita prvku – nemenná a odolná voči falšovaniu. Atómová hmotnosť vysvetľuje, prečo sú rovnako veľké tehličky zo zlata, platiny alebo striebra rôzne ťažké, a tvorí fyzikálny základ moderných metód overovania pravosti.