جرم اتمی (بهانگلیسی:Atomic mass) یا جرم نسبی، جرم یک ذرهٔ اتمی، زیراتمی یا یکمولکول است.یکای جرم اتمی، یک‌دوازدهم جرمایزوتوپکربن-۱۲ (مطابق با جرم مطلق ۱٫٫۶۶۰۵۴۰۲*۱۰−۲۷ کیلوگرم) است.[۱]
شیمی‌دان‌ها در سده‌های ۱۸ و ۱۹ میلادی موفق شدند باروش تجربی جرم اتم‌های بسیاری از عنصرهای شناخته‌شده تا آن زمان را به‌طور نسبیاندازه‌گیری کنند. چنین آزمایش‌هایی نشان داد که برای مثال جرم یک اتماکسیژن ۱٫۳۳ برابر جرم یک اتم کربن و جرم یک اتم کلسیم ۲٫۵ برابر جرم یک اتم اکسیژن است. استفاده از این نسبت‌ها در محاسبه‌های آزمایشگاهی کاری بسیار دشوار بود. از این رو، شیمی‌دان‌ها ناگزیر شدند جرم خاصی را به یک عنصر معین نسبت دهند و سپس به کمک نسبت‌های اندازه‌گیری شده، جرم عنصرهای دیگر را محاسبه کنند. سرانجام فراوان‌ترین ایزوتوپ کربن یعنی کربن-۱۲ برای این منظور انتخاب شد.
نخستین تلاش‌ها برای تعیینجرم اتمی نسبی در دهه‌های آغازینقرن نوزدهم توسطجان دالتون،توماس تامسون ویاکوب برسلیوس انجام شد. در ابتدا جرم اتمی نسبی (وزن اتمی) نسبت به سبک‌ترین عنصر (هیدروژن) با وزن اتمی برابر ۱٫۰۰ در نظر گرفته می‌شد. در دهه ۱۸۲۰، فرضیه پروت بیان نمود که جرم اتمی همه عناصر باید ضریبی از جرم اتمی هیدروژن باشد؛ ولی برسلیوس نشان داد که این فرضیه برای همه عناصر درست نیست (مانند کلر با جرم اتمی نسبی ۳۵٫۵). هرچند که بعداً مشخص شد، این مطلب به دلیل وجود مخلوطی از ایزوتوپ‌های مختلف یک عنصر است و جرم اتمی هر ایزوتوپ، به تنهایی، تقریباً برابر با ضریبی از جرم هیدروژن (با اختلاف نزدیک ۱٪) است.
تا دههٔ ۱۹۶۰،فیزیک‌دان‌ها و شیمی‌دان‌ها از دو مقیاس مختلف برای محاسبه جرم اتمی بهره می‌بردند. فیزیک‌دان‌ها جرم اتمی ایزوتوپ اکسیژن-۱۶ را برابر ۱۶ در نظر می‌گرفتند؛ در حالی که شیمی‌دان‌ها این عدد را برای جرم اتمی مخلوط طبیعی ایزوتوپ‌های اکسیژن (که شامل اکسیژن-۱۷ و اکسیژن-۱۸ نیز می‌شود) لحاظ می‌کردند. با تعریف جرم اتمی برپایه ایزوتوپ کربن-۱۲، هم نظر فیزیک‌دان‌ها برای پایه‌گذاری بر یک ایزوتوپ خالص رعایت شد و هم مقدار آن به مقیاس شیمی‌دان‌ها نزدیک بود.[۲]
شکافت و همجوشی را می‌توان با این نمودار انرژی بستگی توصیف کرد.
جرم اتمی یک ایزوتوپ، اندکی باعدد جرمی آن تفاوت دارد. این تفاوت، در ابتدا مثبت است؛ یعنی جرم اتمی ایزوتوپ هیدروژن-۱ اندکی از ۱ بیشتر است. سپس کاهش می‌یابد تا آن که درهلیم-۴ به یک کمینه نسبی می‌رسد. پس از آن، مجدداً درلیتیم،بریلیم وبور افزایش می‌یابد. دلیل این افزایش، کاهشانرژی بستگی هسته‌ای در این سه عنصر است و نتیجه آن، عدم تشکیل این عناصر درهم‌جوشی هیدروژن در ستاره‌ها می‌باشد. در کربن-۱۲، مقدار جرم اتمی با عدد جرمی دقیقاً برابر است. پس از آن، نسبت جرم اتمی به عدد جرمی تاآهن-۵۶ کاهش می‌یابد و سپس دوباره افزایش می‌یابد تا آن که در عناصر سنگین، از مقدار واحد بیشتر می‌شود.
در واقع،شکافت هسته‌ای در عناصر سنگین‌تر اززیرکونیم انرژی‌زا و در عناصر سبک‌تر ازنیوبیم، انرژی‌گیر است. از سوی دیگر، همجوشی دو اتم از عناصر سبک‌تر ازاسکاندیم، انرژی‌زا و همجوشی عناصر سنگین‌تر ازکلسیم، انرژی‌گیر است. (به استثنای هلیم که همجوشی دو اتم آن یا یک اتم آن با یک اتم سبک‌تر، نیاز به انرژی دارد و تنها درفرایند آلفای سه‌گانه می‌تواند همجوشی کند و به کربن-۱۲ تبدیل شود)
برای نمونه، نسبت جرم اتمی به عدد جرمی برای چند ایزوتوپ در جدول زیر آورده می‌شود.[۳]
برای اندازه‌گیری جرم اتمی از روشطیف‌سنجی جرمی استفاده می‌شود که شامل جداسازی یون‌های یک یا چند اتمی بر پایهٔ نسبت جرم به بار (m/z) و اندازه‌گیری m/z و فراوانی یون‌ها در فاز گازی است. به عبارت دقیق‌تر طیف‌سنجی جرمی به بررسی نسبت جرم به بار مولکول‌ها با استفاده از میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی می‌پردازد.[۴]
به صورت مشابه جرم اتمی،جرم مولکولی نیز قابل محاسبه است. کافی است کهترکیب شیمیایی مولکول شناخته شده‌باشد. سپس با جمع کردن جرم اتمی اجزای تشکیل دهنده آن، جرم مولکولی برای مولکول مورد نظر به دست می‌آید. برای نمونه،متان (با ترکیب شیمیایی CH4) از یک اتم کربن با جرم اتمی ۱۲٫۰۱۱ و چهاراتم هیدروژن با جرم اتمی ۱٫۰۰۸ تشکیل شده است؛ بنابراین جرم مولکولی متان برابر است با:
یکای استاندارد جرم برای اندازه‌گیری مقدار یک ماده در بزرگ‌مقیاس،مول است. مقدار آن برای یک ماده برابر است با جرم تعدادی از اتم‌های آن ماده که برابر با تعداد اتم‌های موجود در ۱۲ گرم ایزوتوپ کربن-۱۲ باشد. این تعداد با عنوانعدد آووگادرو تعریف می‌شود و مقدار آن تقریباً برابر ۱۰۲۳×۶٫۰۲۲ است.
مقدار یک مول از هر ماده تقریباً برابر با جرم اتمی یا جرم مولکولی آن ماده است. رابطه تبدیل بین یکای جرم اتمی و یکای جرم استاندارد (گرم) برای یک اتم به صورت زیر است:
↑*Physical and Biophysical Chemistry Division Commission on Molecular Structure and Spectroscopy,Recommendations for nomenclature and symbolism for mass spectroscopy (including an appendix of terms used in vacuum technology). (Recommendations 1991), Pure and Applied Chemistry, 1991, Vol. 63, No. 10, pp. 1541-1566doi:10.1351/pac199163101541
