原子量

原子量

由於原子的實際質量很小,如果人們用它們的實際質量來計算的話那就非常的麻煩,例如一個氫原子的實際質量為1.674×10⁻²⁷千克,一個氧原子的質量為2.657×10⁻²⁶千克。一個碳-12原子的質量為1.993×10⁻²⁶千克。元素的相對原子質量是其各種同位素相對原子質量的加權平均值。元素周期表中最下面的數字為相對原子質量。

定義

原子量 原子量

相對原子質量( )是指以一個碳-12原子質量的1/12作為標準,任何一種原子的平均原子質量跟一個碳-12原子質量的1/12的比值,稱為該原子的相對原子質量。   原子量為質量單位,符號u,它定義為碳12原子質量的1/12。

發展

原子量最早是由英國科學家道爾頓提出來的。他說“同一種元素的原子有相同的重量(weight),不同元素的原子有不同的重量。”因此atomic weight在中文裡翻譯成了“原子量”。但是當時由於重量和質量(mass)是相同的概念,因此雖然實際中獲得的都是原子的相對質量,但仍然稱作原子量。

1803年,道爾頓用氫的原子量為1作為相對原子量的基準。

1826年,永斯·貝采利烏斯改為氧原子量的 1/100 為基準;1860年,J.-S.斯塔建議用氧原子量的 1/16 為基準,沿用了很長時間。

1929年,W.F.吉奧克和H.L.江斯登發現天然氧中存在著O、O、O三種同位素,它們在自然界的分布不完全均勻,因此用天然氧作為原子量基準就欠妥。後來物理學界改用O的1/16 作為原子量基準,化學界還沿用原來的基準,從此原子量出現兩種標度,1940年國際原子量委員會確定以1.000275作為兩種標度的換算因子:物理原子量 = 1.000275 × 化學原子量。存在兩種標度必然經常引起混亂。

1959年,在慕尼黑召開的國際純粹暨套用物理學聯合會(International Union of Pure and Applied Physics,簡稱IUPAP)上,德國J.H.馬陶赫建議 C=12.0000作為原子量基準,並提交國際純粹與套用化學聯合會考慮,後者於1960年接受這一建議。1961年,在蒙特婁召開的國際純粹與套用化學聯合會上,正式通過這一新基準。1979年,由國際相對原子質量委員會提出原子量的定義。

特點

當我們計算一個水分子質量是多少時,就會發現計算起來極不方便。若是計算其它更複雜的分子質量時那就更麻煩了。因此國際上規定採用相對原子質量和相對分子質量來表示原子、分子的質量關係。相對分子質量在數值上等於摩爾質量,但單位不同。相對分子質量的單位是“1” ,而摩爾質量的單位是g/mol。

國際規定

把一個碳-12原子的質量分為12等份,(碳原子有好幾種,其中有一種碳原子它的原子核中含6個質子和6箇中子,加起來是12,所以把它稱為碳-12。當然還有其它如碳-14等,它含有8箇中子和6個質子加起為14。國際上之所以要選用碳-12而不用碳-14是因為當選用碳-12原子作標準時,其它原子的相對原子質量都接近整數,便於記憶與使用)。那每一份的質量就是:一個原子的質量/(1/12×一個碳-12原子的質量)=一個原子的質量/1.667e⁻²⁷kg。

計算方法

(1.993e⁻²⁶)/12=1.667e⁻²⁷千克。然後再把其它某種原子的實際質量與這個數相比後所得的結果,這個結果的數值就叫做這種原子的相對原子質量。如氧原子的相對原子質量求法為:(2.657e⁻²⁶)/(1.667e⁻²⁷)=16(約),即氧原子的相對原子質量約為16,我們在計算時就採用16。這樣就要簡便得多。

其它原子的相對原子質量也是按相同的方法計算的。

相對原子質量的國際基本單位是1。

相對原子質量的概念是以一種碳原子(原子核內有6個質子和6箇中子的一種碳原子即C-12)的質量的1/12(約1.667e⁻²⁷kg)作為標準,其它原子的質量跟它的比值,就是這種原子的相對原子質量。

該原子一個原子的實際質量(kg)=該原子的相對原子質量x一個碳-12原子實際質量的1/12(kg)ne。

1mol物質的質量叫做該物質的摩爾質量,單位一般為g/mol。

一種原子(分子,離子)的摩爾質量在數值上等於其相對原子質量(式量),但請注意:只有當該原子、分子、離子的摩爾質量的單位為g/mol時,才符合本規律。

公式

由“原子的質量主要集中在原子核上”

可以得到計算相對原子質量的推導公式:

相對原子質量

=某種原子的質量 /一種碳原子質量的(1/12)

=原子核質量+核外電子質量 /[(1/12]mC

≈原子核質量 /(1/12)mC

=質子的質量+中子的質量 /(1/12)mC

=[質子數*一個質子的質量+中子數*一個中子的質量] /(1/12)mC

=[質子數*(1/12)mc+中子數*(1/12)mC] /(1/12)mC

=質子數+中子數

注釋:

①:質量

②:碳原子元素符號

③:質子和中子的質量大約相等,且質子的質量大約為碳原子質量的1/12,故得出此公式.

相對原子質量≈質子數+中子數(不能作為計算公式)。

原子量 原子量

符號: 概念與元素氬(Ar)不能混淆。

相似算法

相對原子質量≈質子數+中子數(不可作為公式)

質量概念

2011年國際標準相對原子質量

原子序數元素名稱化學符號相對原子質量註腳腳註
1 hydrogen 氫 H [1.007 84; 1.008 11] m
2 helium 氦 He 4.002 602(2) g r
3 lithium 鋰 Li [6.938; 6.997] m
4 beryllium 鈹 Be 9.012 182(3)
5 boron 硼 B [10.806; 10.821] m
6 carbon 碳 C [12.0096; 12.0116]
7 nitrogen氮 N [14.006 43; 14.007 28]
8 oxygen 氧 O [15.999 03; 15.999 77]
9 fluorine 氟 F 18.998 4032(5)
10 neon 氖 Ne 20.1797(6) g m
11 sodium 鈉 Na 22.989 769 28 (2)
12 magnesium鎂 Mg 24.3050(6)
13 aluminium (aluminum) 鋁 Al 26.981 538 6 (8)
14 silicon矽 Si [28.084; 28.086]
15 phosphorus 磷 P 30.973 762(2)
16 sulfur 硫 S [32.059; 32.076]
17 chlorine 氯 Cl [35.446; 35.457] m
18 argon 氬 Ar 39.948(1) g r
19 potassium 鉀 K 39.0983(1)
20 calcium 鈣 Ca 40.078(4) g
21 scandium 鈧 Sc 44.955 912(6)
22 titanium 鈦 Ti 47.867(1)
23 vanadium 釩 V 50.9415(1)
24 chromium 鉻 Cr 51.9961(6)
25 manganese 錳 Mn 54.938 045(5)
26 iron 鐵 Fe 55.845(2)
27 cobalt 鈷 Co 58.933 195(5)
28 nickel 鎳 Ni 58.6934(4) r
29 copper 銅 Cu 63.546(3) r
30 zinc 鋅 Zn 65.38(2) r
31 gallium 鎵 Ga 69.723(1)
32 germanium 鍺 Ge 72.63(1)
33 arsenic 砷 As 74.921 60(2)
34 selenium 硒 Se 78.96(3) r
35 bromine 溴 Br 79.904(1)
36 krypton 氪 Kr 83.798(2) g m
37 rubidium 銣 Rb 85.4678(3) g
38 strontium 鍶 Sr 87.62(1) g r
39 yttrium 釔 Y 88.905 85(2)
40 zirconium 鋯 Zr 91.224(2) g
41 niobium 鈮 Nb 92.906 38(2)
42 molybdenum 鉬 Mo 95.96(2) g
43 technetium* 鎝 Tc
44 ruthenium 釕 Ru 101.07(2) g
45 rhodium 銠 Rh 102.905 50(2)
46 palladium 鈀 Pd 106.42(1) g
47 silver 銀 Ag 107.8682(2) g
48 cadmium 鎘 Cd 112.411(8) g
49 indium 銦 In 114.818(3)
50 tin 錫 Sn 118.710(7) g
51 antimony 銻 Sb 121.760(1) g
52 tellurium 碲 Te 127.60(3) g
53 iodine 碘 I 126.904 47(3)
54 xenon 氙 Xe 131.293(6) g m
55 caesium (Cesium) 銫 Cs 132.905 451 9 (2)
56 barium 鋇 Ba 137.327(7)
57 lanthanum 鑭 La 138.905 47(7) g
58 cerium 鈰 Ce 140.116(1) g
59 praseodymium 鐠 Pr 140.907 65(2)
60 neodymium 釹 Nd 144.242(3) g
61 promethium* 鉕 Pm
62 samarium 釤 Sm 150.36(2) g
63 europium 銪 Eu 151.964(1) g
64 gadolinium 釓 Gd 157.25(3) g
65 terbium 鋱 Tb 158.925 35(2)
66 dysprosium 鏑 Dy 162.500(1) g
67 holmium 鈥 Ho 164.930 32(2)
68 erbium 鉺 Er 167.259(3) g
69 thulium 銩 Tm 168.934 21(2)
70 ytterbium 鐿 Yb 173.054(5) g
71 lutetium 鑥 Lu 174.9668(1) g
72 hafnium 鉿 Hf 178.49(2)
73 tantalum 鉭 Ta 180.947 88(2)
74 tungsten 鎢 W 183.84(1)
75 rhenium 錸 Re 186.207(1)
76 osmium 鋨 Os 190.23(3) g
77 iridium 銥 Ir 192.217(3)
78 platinum 鉑 Pt 195.084(9)
79 gold 金 Au 196.966 569(4)
80 mercury 汞 Hg 200.59(2)
81 thallium 鉈 Tl [204.382; 204.385]
82 lead 鉛 Pb 207.2(1) g r
83 bismuth 鉍 Bi 208.980 40(1)
84 polonium* 釙 Po
85 astatine* 砹 At
86 radon* 氡 Rn
87 francium* 鍅 Fr
88 radium* 鐳 Ra
89 actinium* 錒 Ac
90 thorium* 釷 Th 232.038 06(2) g
91 protactinium* 鏷 Pa 231.035 88(2)
92 uranium* 鈾 U 238.028 91(3) g m
93 neptunium* 鎿 Np
94 plutonium* 鈽 Pu
95 americium* 鎇 Am
96 curium* 鋦 Cm
97 berkelium* 錇 Bk
98 californium* 鐦 Cf
99 einsteinium* 鑀 Es
100 fermium* 鐨 Fm
101 mendelevium* 鍆 Md  202
102 nobelium* 鍩 No
103 lawrencium* 鐒 Lr
104 rutherfordium*鑪 Rf
105 dubnium*釒杜 Db
106 seaborgium*釒喜 Sg
107 bohrium*釒波 Bh
108 hassium*釒黑 Hs
109 meitnerium*釒麥 Mt
110 darmstadtium*鐽 Ds
111 roentgenium*錀 Rg
112 copernicium*鎶 Cn
113 ununtrium* Uut
114 Flerovium*鈇 Fl
115 ununpentium* Uup
116 Livermorium*鉝 Lv
118 ununoctium* Uuo

以下是翻譯為中文的上表附註:

*這些是沒有穩定同位素的元素. 一個或多個已知同位素已列在“參考資料”中的“Table 3”中,並給出了合適的相對原子質量和半衰期。然而,三個元素(釷、鏷、鈾)有確定的特徵性地表同位素成分,所以這些元素的原子量也被列入上表。

常用原子量

通常國中和高中所用到的都是整數或最多一位小數點附下表:

核電荷數元素名稱元素符號相對原子質量
1 H 1
2 He 4
6 C 12
7 N 14
8 O 16
9 F 19
10 Ne 20
11 Na 23
12 Mg 24
13 Al 27
14 Si 28
15 P 31
16 S 32
17 Cl 35.5( 只能寫成35.5
18 Ar 40
19 K 39
20 Ca 40
25 Mn 55
26 Fe 56
29 Cu 63.5( 可寫64或63.5
30 Zn 65
47 Ag 108
53 I 127
56 Ba 137
78 Pt 195
79 Au 197
80 Hg 201

定義區別

相對原子質量與原子的質量區別

原子的質量是原子的實際存在的物質的多少,是實際質量或稱為真實質量,相對原子質量是以C原子質量的1/12為標準來表示物質質量多少的相對質量.原子質量的單位是kg,相對原子質量的單位是1.原子的質量主要集中在原子核上.

構成原子的三種粒子中,1個質子和1箇中子的質量跟相對原子質量的標準(即一個碳12原子質量的1/12)相比,均約等於1,電子的質量很小,可以忽略不計,故原子的質量主要集中在質子和中子(即原子核)上,因此:相對原子質量≈質子數+中子數.  

質量單位

 編制 具體單位
國際單位制 | 公擔 | 公衡 | 千克 | 公兩 | 公錢 | | 毫克 | 微克 | 納克 
台制  |
市制 | | |
英制 | 英擔 | 英石 | | 盎司
東亞古制 | | | |
專屬單位克拉 | 原子量
常用重量換算公式1 grain 格令 =0.065 gram 克
1 dram 打蘭 =1.772 grams 克
1 ounce 盎司 =16 drams 打蘭 =28.35 grams 克
1 pound 磅 =16 ounces 盎司 =7000 grains 谷 =0.4536 kilogram 千克
1 stone 英石 =14 pounds 磅 =6.35 kilograms 千克
1 quarter 四分之一英擔 =2 stones 英石 =12.70 kilograms 千克
1 hundredweight 英擔 =4 quarters 四分之一英擔 =50.80 kilograms 千克
1 short ton 短噸 ( 美噸 )=2000 pounds 磅 =0.907 tonne 公噸
1 (long) ton 長噸 ( 英噸 )=20 hundredweight 英擔 =1.016 tonnes 公噸

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