相对原子质量,过随遇而安的生活
相对原子质量是一种衡量原子质量的方法,因为原子的实际质量极小,如果使用其实际质量来计算会极为不便。例如,氢原子的实际质量为1.674×10⁻⁷千克,而氧原子的质量为2.657×10⁻⁶千克。元素的相对原子质量是其各种同位素相对原子质量的加权平均值。在元素周期表中,最下方的数字即为相对原子质量。
这一概念由英国科学家道尔顿首先提出,他通过观察发现同一种元素的原子具有相同的“分量”,而不同元素的原子则具有不同的分量。由于当时“分量”和“质量”的概念是等同的,因此尽管实际测量的是原子的相对质量,仍然称之为原子量。
相对原子质量的定义是以一个碳-12原子的质量的1/12为标准,任何原子的实际质量与此标准的比值,就被称为该原子的相对原子质量。而原子量的单位是符号u,定义为一个碳-12原子质量的1/12。
道尔顿最初提出原子量概念时,以氢的原子量为1作为标准。随着科学的发展,科学家们发现天然氧中存在多种同位素,它们在自然界的分布并不均匀,因此使用天然氧作为原子量基准并不合适。物理学家和化学家分别采用了不同的基准进行原子量的计算。最终,世界纯粹与应用化学联合会在1961年正式采用以碳-12的原子量作为基准。
当我们计算一个水分子或其他复杂分子的质量时,使用相对原子质量和相对分子质量会更为方便。相对分子质量在数值上等于摩尔质量,但单位不同。为了方便记忆和使用,世界上选用碳-12作为标准来比较其他原子的质量。其他原子的相对原子质量也是按照相同的方法计算的。相对原子质量的世界基本单位是1。
探究原子质量的奥秘,我们首先要明白每个原子的实践质量是如何计算的。这涉及到相对原子质量的概念,以及一个碳-12原子的标准质量。具体来说,一个原子的实践质量(kg)等于其相对原子质量乘以一个碳-12原子的实践质量的1/12(kg)。
当我们谈论1mol物质的质量时,我们称之为该物质的摩尔质量,单位通常为g/mol。对于一种特定的原子、分子或离子来说,其摩尔质量在数值上等于其相对原子质量(也称为式量)。但要注意,只有当这些微粒的摩尔质量单位为g/mol时,这一规律才成立。
让我们深入理解相对原子质量的推导过程。原子的质量主要集中在其原子核上,因此我们可以通过一些公式来核算相对原子质量。相对原子质量的计算公式是:某种原子的质量 / 一种碳原子质量的(1/12)。进一步推导,我们可以得到相对原子质量 ≈ 原子核质量 + 核外电子质量 / (1/12)mC。由于质子和中子的质量大约相等,且质子的质量约为碳原子质量的1/12,我们可以简化这个公式为:相对原子质量 ≈ 质子的质量 + 中子的质量 / (1/12)mC。最终,这个公式可以进一步简化为:相对原子质量 ≈ 质子数 + 中子数。
值得注意的是,尽管这个公式提供了一个近似值,但不能作为精确的计算公式。我们在理解和应用这个概念时,需要明确区分元素氩(Ar)的概念和符号,以避免混淆。通过了解这些关于原子质量的相似算法,我们可以更深入地理解物质的构成和基础性质。