絕對質量
絕對質量
1803年道爾頓首先提出,以氫原子質量為1作為原子量的標準--絕對質量。用比較的方法測定其他元素原子的相對質量(氫是已知的密度最小的元素,這樣別種元素的原子量皆大於1),這樣測出氧原子量是15.88。後來,鑒於氫的化合物遠不如氧的化合物多,為測定原子量的方便(過去大都用測定元素當量的方法求原子量)起見,改用氧元素的一個原子的質量為16作標準(實際上是氧的幾種同位素的平均質量),來測定其他元素的原子量。這樣測得氫的原子量是1.008。由於當時人們尚未發現氧元素有同位素,所以以氧原子量為16這個比較標準一直沿用了60多年。
1927年~1929年
1927年~1929年間發現自然界中的氧含有三種同位素,即16O、17O和18O。根據1940年比較精確的質譜測定,自然界中三種同位素的丰度16O的含量佔99.759%、17O佔0.037%、18O佔0.204%。因此,用天然氧作為原子量的標準就不夠完善了。當時物理學界隨即改用16O等於16作為標準,但化學界仍採用天然氧等於16作標準。當用物理標準時,氧的各種同位素的原子量分別為:
16O=16.0000
17O=17.0045
18O=18.0049
所以自然界中氧的平均原子量應為:
16.0000×99.759%+17.0045×0.037%+18.0049×0.204%=16.0044
這樣物理學上採用的原子量和化學上沿用的原子量由於選用標準不同而出現如下比值:
也就是說兩者採用標準相差約萬分之三。
20世紀40年代后
從20世紀40年代開始,國際原子量委員會採用了1.000275作為兩種標準的換算因數,即:
物理原子量=1.000275×化學原子量
物理學和化學學科有著密切的聯繫,原子標準不同很容易引起混亂。1959年國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)提出以碳的同位素12C=12作為原子量的標準,(即以12C質量的1/12作為標準),並商得國際純粹與應用物理聯合會(IUPAP)的同意,於1961年8月正式決定採用碳的同位素12C=12作為原子量的新標準。同年發布了新的國際原子量表。
之所以採用12C作為原子量的標準的原因大致是:(1)碳形成很多高質量的“分子離子”和氫化物,利於測定質譜;(2)12C很容易在質譜儀中測定,而用質譜儀以測定原子量是現代最準確的方法;(3)採用12C后,所有元素的原子量都變動不大,僅比過去減少0.0043%;(4)這種碳原子在自然界的丰度比較穩定;(5)碳在自然界分佈較廣,它的化合物特別是有機化合物繁多;(6)密度最小的氫的原子量仍不小於1。
12C一個原子絕對質量×
=1.993×10-26 kg×
=1.66×10-27 kg
因此,某元素一個原子的絕對質量與相對原子質量的關係是:
相對原子質量是一個比,它的SI單位是一,符號是1。
著名化學家、中國科學院院士、北京大學張青蓮教授是中國參加國際純粹與應用化學聯合會原子量與同位素丰度委員會委員。張青蓮等幾位科學工作者測定的銦、銻、鈰、銪、銥、鉺、鍺、鋅、鏑的原子量,被國際純粹與應用化學聯合會原子量與同位素丰度委員會採用為原子量數據新標準
所謂靜止質量是指能夠通過物理手段把一個物體降速,使之和某個認定靜止的參照系相對靜止時測量得到的質量,對於一般物體,我們都可以將其降速到和地表相對靜止,這樣測得的物體質量被稱為“靜止質量”。同一物體的靜止質量是洛倫茲不變數。
靜止質量不是指絕對靜止狀態下測得的物體質量,因為絕對靜止根本不存在,只不過是人為認定的低速靜止狀態的物質質量而已。
靜止物體的質量被稱為靜止質量,運動物體的質量隨著其運動速度增加而增大。速度的平方除以光速的平方,這就是將速度與質量關聯起來的因子。(見右上角公式)所以如果物體做低速運動,那麼其質量的增加就非常小;然而如果物體運動的速度接近光速,那麼其質量的增加就非常巨大。從公式可以看出,任何速度增加接近於光速運動的物體的質量都趨近於無窮大,因此,實體物體不可能達到或超過光速。
物體質量和運動速度的關係式見圖。如果一個物體的靜止質量是m0,那麼當它的運動速度是v時,其質量m等於m0/根號下1-(v/c)^2