相對原子質量

相對原子質量

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


相對原子質量()是指以一個碳-12原子質量的作為標準,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。

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,它們在自然界的分佈不完全均勻,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 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應用物理學聯合會(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,並提交國際純粹與應用化學聯合會考慮,後者於1960年接受這一建議。1961年,在蒙特利爾召開的國際純粹與應用化學聯合會上,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個中子,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個中子和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/(×一個碳-12原子的質量)=一個原子的質量/1.667e⁻²⁷kg。

計算方法


千克。然後再把其它某種原子的實際質量與這個數相比后所得的結果,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:=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個中子的一種碳原子即C-12)的質量的(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(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()
=原子核質量+核外電子質量/[(]mC
≈原子核質量/()mC
=質子的質量+中子的質量/()mC
=[質子數*一個質子的質量+中子數*一個中子的質量]/()mC
=[質子數*()mc+中子數*()mC]/()mC
=質子數+中子數
註釋:
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,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)。
符號:概念與元素氬(Ar)不能混淆。
相似演演算法
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
1hydrogen 氫H[1.007 84; 1.008 11]m
2helium 氦He4.002 602(2)g r
3lithium 鋰Li[6.938; 6.997]m
4beryllium 鈹Be9.012 182(3)
5boron 硼B[10.806; 10.821]m
6carbon 碳C[12.0096; 12.0116]
7nitrogen氮N[14.006 43; 14.007 28]
8oxygen 氧O[15.999 03; 15.999 77]
9fluorine 氟F18.998 4032(5)
10neon 氖Ne20.1797(6)g m
11sodium 鈉Na22.989 769 28 (2)
12magnesium鎂Mg24.3050(6)
13aluminium (aluminum) 鋁Al26.981 538 6 (8)
14silicon硅Si[28.084; 28.086]
15phosphorus 磷P30.973 762(2)
16sulfur 硫S[32.059; 32.076]
17chlorine 氯Cl[35.446; 35.457]m
18argon 氬Ar39.948(1)g r
19potassium 鉀K39.0983(1)
20calcium 鈣Ca40.078(4)g
21scandium 鈧Sc44.955 912(6)
22titanium 鈦Ti47.867(1)
23vanadium 釩V50.9415(1)
24chromium 鉻Cr51.9961(6)
25manganese 錳Mn54.938 045(5)
26iron 鐵Fe55.845(2)
27cobalt 鈷Co58.933 195(5)
28nickel 鎳Ni58.6934(4)r
29copper 銅Cu63.546(3)r
30zinc 鋅Zn65.38(2)r
31gallium 鎵Ga69.723(1)
32germanium 鍺Ge72.63(1)
33arsenic 砷As74.921 60(2)
34selenium 硒Se78.96(3)r
35bromine 溴Br79.904(1)
36krypton 氪Kr83.798(2)g m
37rubidium 銣Rb85.4678(3)g
38strontium 鍶Sr87.62(1)g r
39yttrium 釔Y88.905 85(2)
40zirconium 鋯Zr91.224(2)g
41niobium 鈮Nb92.906 38(2)
42molybdenum 鉬Mo95.96(2)g
43technetium* 鍀Tc
44ruthenium 釕Ru101.07(2)g
45rhodium 銠Rh102.905 50(2)
46palladium 鈀Pd106.42(1)g
47silver 銀Ag107.8682(2)g
48cadmium 鎘Cd112.411(8)g
49indium 銦In114.818(3)
50tin 錫Sn118.710(7)g
51antimony 銻Sb121.760(1)g
52tellurium 碲Te127.60(3)g
53iodine 碘I126.904 47(3)
54xenon 氙Xe131.293(6)g m
55caesium (Cesium) 銫Cs132.905 451 9 (2)
56barium 鋇Ba137.327(7)
57lanthanum 鑭La138.905 47(7)g
58cerium 鈰Ce140.116(1)g
59praseodymium 鐠Pr140.907 65(2)
60neodymium 釹Nd144.242(3)g
61promethium* 鉕Pm
62samarium 釤Sm150.36(2)g
63europium 銪Eu151.964(1)g
64gadolinium 釓Gd157.25(3)g
65terbium 鋱Tb158.925 35(2)
66dysprosium 鏑Dy162.500(1)g
67holmium 鈥Ho164.930 32(2)
68erbium 鉺Er167.259(3)g
69thulium 銩Tm168.934 21(2)
70ytterbium 鐿Yb173.054(5)g
71lutetium 鑥Lu174.9668(1)g
72hafnium 鉿Hf178.49(2)
73tantalum 鉭Ta180.947 88(2)
74tungsten 鎢W183.84(1)
75rhenium 錸Re186.207(1)
76osmium 鋨Os190.23(3)g
77iridium 銥Ir192.217(3)
78platinum 鉑Pt195.084(9)
79gold 金Au196.966 569(4)
80mercury 汞Hg200.59(2)
81thallium 鉈Tl[204.382; 204.385]
82lead 鉛Pb207.2(1)g r
83bismuth 鉍Bi208.980 40(1)
84polonium* 釙Po
85astatine* 砹At
86radon* 氡Rn
87francium* 鈁Fr
88radium* 鐳Ra
89actinium* 錒Ac
90thorium* 釷Th232.038 06(2)g
91protactinium* 鏷Pa231.035 88(2)
92uranium* 鈾U238.028 91(3)g m
93neptunium* 鎿Np
94plutonium* 鈈Pu
95americium* 鎇Am
96curium* 鋦Cm
97berkelium* 錇Bk
98californium* 鐦Cf
99einsteinium* 鎄Es
100fermium* 鐨Fm
101mendelevium* 鍆Md 202
102nobelium* 鍩No
103lawrencium* 鐒Lr
104rutherfordium*鑪Rf
105dubnium*釒杜Db
106seaborgium*釒喜Sg
107bohrium*釒波Bh
108hassium*釒黑Hs
109meitnerium*釒麥Mt
110darmstadtium*鐽Ds
111roentgenium*錀Rg
112copernicium*鎶Cn
113ununtrium*Uut
114Flerovium*鈇Fl
115ununpentium*Uup
116Livermorium*鉝Lv
118ununoctium*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


通常初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
1H1
2He4
6C12
7N14
8O16
9F19
10Ne20
11Na23
12Mg24
13Al27
14Si28
15P31
16S32
17Cl35.5(只能寫成35.5)
18Ar40
19K39
20Ca40
25Mn55
26Fe56
29Cu63.5(可寫64或63.5)
30Zn65
47Ag108
53I127
56Ba137
78Pt195
79Au197
80Hg201

定義區別


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個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)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.