重要的决策

原子质量随着我们对它们的认识的变化而周期性地修正。平均而言，一种元素的标准原子量每14年修订一次，尽管有些元素需要更长的时间才能进行修订。以硒为例，国际原子能机构在2013年修订了硒的标准原子量，但却等了近80年国际纯粹与应用化学联合会(Iupac)同位素丰度和原子量委员会(CIAAW)。

2015年8月，镱的标准原子量由173.054±0.005修订为173.045±0.010。这让很多人对这些原子量的小数产生了疑问。毕竟，碳的相对原子质量是12.0107还是12.0106又有什么区别呢?

相当多，考虑到现代科技的能力。对于碳，这种水平的精度是由世界反兴奋剂机构当将运动员的睾丸激素与其前体5a-雄甾烷-3a、17b-二醇的水平进行比较时(外源性睾酮和前体所含较少¹³C比它们的内源性同系物)。

隐藏的意义

然而，这种精确度的好处并不总是显而易见的。科学史提供了许多美丽的故事，当我们试图寻找一个元素的原子量或密切相关的量的下一个小数时，我们就有了发现。1894年，英国物理学家瑞利勋爵(Lord Rayleigh)和化学家威廉·拉姆齐(William Ramsay)组成的研究小组注意到，化学合成的氮的密度与从空气中分离出来的氮的密度之间存在0.5%的差异(当时，气体的原子量是由它们的密度确定的)。他们确定大气中必须存在另一种气体，因此发现了氩气。

同样，美国化学家哈罗德·尤里(Harold Urey)在1932年发现氘，是由质谱法和重力法测量氢的原子量的小数点后第五位的差异引起的。瑞利、拉姆齐和尤里都因他们的发现获得了诺贝尔奖。

特别措施

这些故事可能会给人一种错误的印象，即我们在确定原子量时已经有了丰富的知识。不幸的是，事实并非如此。尽管英国化学家弗朗西斯·阿斯顿(Francis Aston)在20世纪10年代开始对元素的同位素组成进行系统测量，但我们仍然没有周期表中许多元素的大量数据。

镱就是一个很好的例子。作为最后发现的稀土元素之一(1878年由瑞士化学家Jean Charles Galissard de Marignac发现)，镱直到20世纪50年代才以纯态获得。迄今为止，我们对其同位素组成只有两次独立的测量;其他的测量是不完整的，依赖于某些同位素比率的假定值。就镱的原子量而言，这两种测量结果只一致于小数点后第一位。

其他元素的同位素组成测量也不一致。例如，锌的原子量测量存在显著差异，这意味着在2007年，锌的标准原子量被重新评估，并被置于先前推荐值的范围之外——这是历史上第一次也是唯一一次发生这种情况。

锌和镱的情况描绘了一幅与人们普遍认为的测量元素的原子量(或同位素组成)不再是挑战的图景截然不同的图景。相反，同位素比值测量的计量学仍然是一个发展中的领域，需要克服的问题。

当用质谱法测量同位素比率时，结果是有偏差的，因为较轻的离子比较重的离子传播得更快。这意味着需要标准来纠正这些工具歧视效应。自20世纪50年代以来，采用近纯同位素的重量混合方法制备了含有两种同位素的元素同位素比值标准。然而，直到最近，这种方法才扩展到三同位素系统，当时需要极其精确的硅原子量，因为它被用于确定阿伏伽德罗常数的值，作为国际阿伏伽德罗项目的一部分，这个常数反过来将(间接地)用于重新定义公斤。

不用说，这意味着还有很多元素仍在等待对它们的同位素组成进行良好的测量。镱不会是最后一个需要转移重量的元素。

Juris Meija是Iupac CIAAW的主席，也是加拿大国家研究委员会的研究官员