¿Por qué el cálculo de la masa molecular se basa en el carbono 12 y no en el hidrógeno 1?

Una ventaja menor de un sistema basado en carbono es lógicamente que los compuestos que contienen mucho carbono serán un poco más precisos cuando se aproximan pesos atómicos con números enteros. Pero esa no es la mejor razón. La verdadera ventaja es que hace que las desviaciones de la idealidad sean más significativas para el físico. Dos isótopos más ligeros realmente se destacan por tener un enlace excepcional, He4 y C12. Y, por supuesto, la energía de enlace se relaciona con la masa, por lo que es una referencia de estabilidad energética y una referencia de masa.

Por cierto, no tiene nada que ver con el estado de la materia. Un espectrocopista podría estar preocupado con gases como CO2, CH4, H20, NH3, etc.

Inicialmente, cuando se establecieron los primeros estándares, el cálculo de la masa molecular se basó en el elemento Hidrógeno-1. Pero, más tarde, las normas y estándares se cambiaron al isótopo de carbono C-12.
La razón es bastante simple y lógica. La masa del elemento Hidrógeno-1 es aproximadamente 1.007825 u. “U” es la unidad de masa atómica. Mientras que la masa del isótopo de carbono C-12 es casi exactamente 12.oooo u. Entonces el 1/12 de la masa de carbono -12 isótopo será exactamente 1 u. Pero, ese no será el caso para el Hidrógeno-1 ya que su masa no es exactamente 1 u sino 1.007825 u. La parte decimal puede parecer insignificante, pero resulta en grandes errores para elementos pesados ​​y cálculos pesados. Entonces, para estandarizar el resultado y hacerlos más precisos, la IUPAC decidió hacer el cambio mencionado anteriormente.

El hidrógeno-1 fue una vez utilizado como estándar para la masa atómica, pero dada la imprecisión que puede ocurrir debido a su baja masa, más tarde se descartó.
El Oxígeno-16 también fue una vez el estándar para medir la masa atómica relativa (mediados de 1800), pero dado que el Oxígeno-17 y el Oxígeno-18 también son abundantes en el Oxígeno que tendemos a encontrar, esto condujo a escalas de masa variables y diferentes atómicas. mesas.
Una vez que se puso a disposición la espectrometría de masas, los físicos utilizaron el carbono 12 en abundancia y con el propósito de hacer una tabla universal de elementos atómicos (facilitando la colaboración y la verificación cruzada), se eligió el carbono 12 (principios de la década de 1960). Fue elegido por su coherencia con el Principio de Avogadro, su estabilidad y abundancia, y básicamente para evitar que todos peleen. El carbono 12 también define con mayor precisión una masa para el hidrógeno, y no está unido en su estado fundamental.

El número de Avogadro se define formalmente como el número de átomos de carbono-12 en 12 gramos (0.012 kg) de carbono-12, que es aproximadamente 6.023 × 10 ^ 23. Se eligió el carbono 12 como sustancia de referencia porque su masa atómica se podía medir de manera particularmente precisa.

Layman responde desde lo alto de mi cabeza:

Al principio, se usó hidrógeno-1, no por mucho tiempo. Durante bastante tiempo, se utilizó oxígeno-16, antes de que IUPAC decidiera que el carbono-16 sería mejor. Tenga en cuenta que el carbono, en forma de diamantes, es un sólido a temperatura y presión ambiente estándar, que ni el H2 ni el O2 son (ambos gases, por lo que son aún más difíciles que los líquidos, no importa los sólidos).

Aunque hay otros isótopos de carbono, tienen una vida media radiactiva que los hace útiles durante largos períodos de tiempo para determinar la edad de cosas relativamente recientes, cientos o miles de años, incluso decenas de miles. Pero los diamantes tienen muchos millones de años.

He respondido esto varias veces y los mitos todavía vuelan. Los estándares de masa atómica fueron O16 para la mezcla física y natural de isótopos O para la escala química. Esto dio dos escalas diferentes y se decidió hacer un estándar. Se eligió C12 porque el cambio en la escala química estaba dentro del error experimental de casi todo el trabajo químico realizado previamente y no serían necesarias revisiones o conversiones. La escala física tenía que cambiarse para cada nucleido, pero eso era un problema menor porque las grandes mejoras en la espectrometría de masas y también en la fabricación de nuevos isótopos significaban que la mayoría de las masas atómicas individuales estaban siendo cambiadas de todos modos.
No tiene nada que ver con los compuestos de carbono que salen en números enteros; ellos no C es 1% C13. Se hizo simplemente para no obsoleto la gran cantidad de trabajo químico realizado antes y para tener un solo estándar.

La masa de H-1 por nucleón se desvía más del promedio. La vida en la Tierra es principalmente CHON y la masa promedio por nucleón es probablemente la más cercana a la de C-12.

Además del problema de que la composición de oxígeno en la atmósfera no es solo del isótopo O-16. El oxígeno también es mucho más difícil de pesar que el carbono.