Hoe weet men het gewicht van een element?

Meestal door het te verbinden met een bekend element, zoals waterstof of zuurstof. Aan de gewichtsverhouding kun je het dan uitrekenen.
In het begin ging dat ook wel eens fout. Men wist dat Waterstof en Zuurstof zich samen verbonden tot water. Alleen dacht men dat één atoom Zuurstof zich verbond met één aroom Waterstof. HO in plaats van H2O. Daarom werd het atoomgewicht van water aanvankelijk op 8 gesteld in plaats van op 16.

In 1869 was Johann Loschmidt de eerste die het lukte het relatieve atoomgewicht te relateren aan het de echte massa van het atoom. Dat lukte hem door gebruik te maken van de kinetische gastheorie waardoor hij een benadering kon maken van de constante van Avogadro, die de verhouding geeft tussen de hoeveelheid stof en het aantal deeltjes van die hoeveelheid stof.

Eerder was al ontdekt dat er een consistent systeem is waarbij men het gewicht van het ene atoom kon uitdrukken in het gewicht van een ander atoom. Maar daarmee wist men het atoomgewicht nog niet. Alleen dat koolstof circa 12 keer de massa van waterstof was. Omdat nu de relatie bekend was kon men het gewicht van een atoom berekenen en daarmee waren feitelijk alle andere gewichten ook bekend.

Na de bepaling van Johann Loschmidt was de verdere uitdaging de mol (het gewicht van een stof dat evenveel deeltjes als er atomen in 12 gram koolstof-12 zitten bevat) , als afgeleide van de constante van Avogadro steeds naukeuriger te bepalen.

Inmiddels zijn er nieuwere manieren om het atoomgewicht te bepalen zoals x-straaldefractie, massa spectrometrie en niet in de laatste plaats kan men het gewicht gewoon berekenen omdat men nu weet hoe een atoomkern is opgebouwd en weet hoe zwaar de samenstellende bestanddelen zijn.

De eerste link bevat een uitgebreidere toelichting over de geschiedenis van de oplossing van dit probleem.

Toegevoegd na 2 minuten:
Sorry, laatste zin moet zijn: De tweede link bevat een uitgebreidere toelichting over de geschiedenis van de oplossing van dit probleem.

Het lichtste element is waterstof. In wezen is het erg gemakkelijk om de elementen te wegen omdat de eigenschappen van een gas niet afhangen van het gewicht van de individuele deeltjes. Als ik een bepaald aantal deeltjes waterstofgas heb bij een bepaalde druk en temperatuur dan heb ik bij diezelfde temperatuur en druk precies hetzelfde aantal deeltjes stikstofgas, of uraniumhexafluoride (door het eigen volume van de deeltjes en doordat ze soms een kortdurende verbinding met een ander deeltje vormen zijn er kleine afwijkingen hierop. Met een weegschaal in een vacuum en het te wegen gas in een vat van 22,4 liter op 1 atmosfeer kan ik 1 mol gasdeeltjes wegen. Het addertje onder het gras is dat gassen meestal uit twee of meer atomen bestaan. Stilaan is gebleken dat waterstof, zuurstof en stikstof gassen zijn die uit twee atomen bestaan, door de getalsverhoudingen die je nodig hebt om bijvoorbeeld water te maken (2 liter H2 + 1 liter O2 levert 2 liter H2O). Lavoisier is aan het eind van de 18e eeuw degene geweest die precies al de stoffen voor en na de reactie heeft gewogen, Avogrado was degene die als eerste heeft ingezien dat een liter gas bij dezelfde druk en temperatuur steeds hetzelfde aantal samenstellende deeltjes had. Door te puzzelen met gassen als NO, NH3, NO2 kom je dan al snel op de aanwezigheid van pure gassen waarvan de deeltjes uit twee identieke atomen bestaan. Ook is de warmtecapaciteit wat anders bij tweeatomige gassen anders dan bij simpele gassen als Helium, omdat de atomen om elkaar heen kunnen gaan draaien en ten opzichte van elkaar gaan vibreren en op die manier wat meer energie opnemen als je warmte toevoert.
Met een balans in een vacuum kun je dus zeer eenvoudig de elementen wegen als ze in de gasvorm zijn. Door ijzer met pure zuurstof te laten reageren en het oxide te wegen kun je weer uitvogelen hoeveel ijzeratomen met zuurstof hebben gereageerd (1 op 1 in dit geval) en zo terugwerkend kun je het gewicht van een mol ijzeratomen wegen. In wezen bepaalde men steeds de gewichten ten opzichte van een mol waterstof, pas later heeft men het aantal atomen in een gram waterstof ook kunnen bepalen.