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。

基本信息

定義

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

相對原子質量相對原子質量
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atomicweight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(InternationalUnionofPureandAppliedPhysics,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)。
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 H [1.007 84; 1.008 11] m
2 helium He 4.002 602(2) g r
3 lithium Li [6.938; 6.997] m
4 beryllium Be 9.012 182(3)
5 boron B [10.806; 10.821] m
6 carbon C [12.0096; 12.0116]
7 nitrogen 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 Na 22.989 769 28 (2)
12 magnesium鎂 Mg 24.3050(6)
13 aluminium (aluminum) 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 K 39.0983(1)
20 calcium 鈣 Ca 40.078(4) g
21 scandium Sc 44.955 912(6)
22 titanium 鈦 Ti 47.867(1)
23 vanadium釩 V 50.9415(1)
24 chromium 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 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“Table3”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

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