相对原子质量

相对原子质量

英国约翰·道尔顿提出的概念
相对原子质量是一种计算原子质量的方式,由于原子的实际质量很小,如果人们用它们的实际质量来计算的话那就非常的麻烦,例如一个氢原子的实际质量为1.674×10⁻²⁷千克,一个氧原子的质量为2.657×10⁻²⁶千克。一个碳-12原子的质量为1.993×10⁻²⁶千克。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。元素周期表中最下面的数字为相对原子质量。
  • 中文名:相对原子质量
  • 外文名:Relative atomic mass
  • 适用领域:化学
  • 别名:相对原子量
  • 提出者:道尔顿

定义

相对原子质量()是指以一个碳-12原子质量的1/12作为标准,任何一个原子的真实质量跟一个碳-12原子质量的1/12的比值,称为该原子的相对原子质量。原子量为质量单位,符号u,它定义为碳12原子质量的1/12。

发展

原子量最早是由英国科学家道尔顿提出来的。他说“同一种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在中文里翻译成了“原子量”。但是当时由于重量和质量(mass)是相同的概念,因此虽然实际中获得的都是原子的相对质量,但仍然称作原子量。

1803年,道尔顿用氢的原子量为1作为相对原子量的基准。

1826年,永斯·贝采利乌斯改为氧原子量的1/100为基准;1860年,J.-S.斯塔建议用氧原子量的1/16为基准,沿用了很长时间。

1929年,W.F.吉奥克和H.L.江斯登发现天然氧中存在着16O、17O、18O三种同位素,它们在自然界的分布不完全均匀,因此用天然氧作为原子量基准就欠妥。后来物理学界改用O的1/16作为原子量基准,化学界还沿用原来的基准,从此原子量出现两种标度,1940年国际原子量委员会确定以1.000275作为两种标度的换算因子:物理原子量=1.000275×化学原子量。存在两种标度必然经常引起混乱。

1959年,在慕尼黑召开的国际纯粹暨应用物理学联合会(International Union of Pure and Applied Physics,简称IUPAP)上,德国J.H.马陶赫建议C=12.0000作为原子量基准,并提交国际纯粹与应用化学联合会考虑,后者于1960年接受这一建议。1961年,在蒙特利尔召开的国际纯粹与应用化学联合会上,正式通过这一新基准。1979年,由国际相对原子质量委员会提出原子量的定义。

特点

当我们计算一个水分子质量是多少时,就会发现计算起来极不方便。若是计算其它更复杂的分子质量时那就更麻烦了。因此国际上规定采用相对原子质量和相对分子质量来表示原子、分子的质量关系。相对分子质量在数值上等于摩尔质量,但单位不同。相对分子质量的单位是“1”,而摩尔质量的单位是g/mol。

国际规定

把一个碳-12原子的质量分为12等份,(碳原子有好几种,其中有一种碳原子它的原子核中含6个质子和6个中子,加起来是12,所以把它称为碳-12。当然还有其它如碳-14等,它含有8个中子和6个质子加起为14。国际上之所以要选用碳-12而不用碳-14是因为当选用碳-12原子作标准时,其它原子的相对原子质量都接近整数,便于记忆与使用)。那每一份的质量就是:一个原子的质量/(1/12×一个碳-12原子的质量)=一个原子的质量/1.661e⁻²⁷kg。

计算方法

(1.993e⁻²⁶)/12=1.661e⁻²⁷千克。然后再把其它某种原子的实际质量与这个数相比后所得的结果,这个结果的数值就叫做这种原子的相对原子质量。如氧原子的相对原子质量求法为:(2.657e⁻²⁶)/(1.661e⁻²⁷)=16(约),即氧原子的相对原子质量约为16,我们在计算时就采用16。这样就要简便得多。

其它原子的相对原子质量也是按相同的方法计算的。

相对原子质量的国际基本单位是1。

相对原子质量的概念是以一种碳原子(原子核内有6个质子和6个中子的一种碳原子即C-12)的质量的1/12(约1.661e⁻²⁷kg)作为标准,其它原子的质量跟它的比值,就是这种原子的相对原子质量。

该原子一个原子的实际质量(kg)=该原子的相对原子质量x一个碳-12原子实际质量的1/12(kg)ne。

1mol物质的质量叫做该物质的摩尔质量,单位一般为g/mol。

一种原子(分子,离子)的摩尔质量在数值上等于其相对原子质量(式量),但请注意:只有当该原子、分子、离子的摩尔质量的单位为g/mol时,才符合本规律。

公式

由“原子的质量主要集中在原子核上”

可以得到计算相对原子质量的推导公式:

相对原子质量=某种原子的质量/一种碳原子质量的(1/12)

=原子核质量+核外电子质量/[(1/12]mC

≈原子核质量/(1/12)mC

=质子的质量+中子的质量/(1/12)mC

=[质子数*一个质子的质量+中子数*一个中子的质量]/(1/12)mC

=[质子数*(1/12)mc+中子数*(1/12)mC]/(1/12)mC

=质子数+中子数

注释

①:质量

②:碳原子元素符号

③:质子和中子的质量大约相等,且质子的质量大约为碳原子质量的1/12,故得出此公式.

相对原子质量≈质子数+中子数(不能作为计算公式)。

符号:概念与元素氩(Ar)不能混淆。

相似算法

相对原子质量≈质子数+中子数(不可作为公式)

质量概念

2011年国际标准相对原子质量

原子序数

元素名称化学符号

相对原子质量(注脚脚注)

1

hydrogen氢H

[1.00784;1.00811](m)

2

helium氦He

4.002602(2)(g、r)

3

lithium锂Li

[6.938;6.997](m)

4

beryllium铍Be

9.012182(3)

5

boron硼B

[10.806;10.821](m)

6

carbon碳C

[12.0096;12.0116]

7

nitrogen氮N

[14.00643;14.00728]

8

oxygen氧O

[15.99903;15.99977]

9

fluorine氟F

18.998;4032(5)

10

neon氖Ne

20.1797(6)(g、m)

11

sodium钠Na

22.989;769;28(2)

12

magnesium镁Mg

24.3050(6)

13

aluminium(aluminum)铝Al

26.981;538;6(8)

14

silicon硅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氩Ar

39.948(1)(g、r)

19

potassium钾K

39.0983(1)

20

calcium钙Ca

40.078(4)(g)

21

scandium钪Sc

44.955;912(6)

22

titanium钛Ti

47.867(1)

23

vanadium钒V

50.9415(1)

24

chromium铬Cr

51.9961(6)

25

manganese锰Mn

54.938;045(5)

26

iron铁Fe

55.845(2)

27

cobalt钴Co

58.933;195(5)

28

nickel镍Ni

58.6934(4)(r)

29

copper铜Cu

63.546(3)(r)

30

zinc锌Zn

65.38(2)(r)

31

gallium镓Ga

69.723(1)

32

germanium锗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铷Rb

85.4678(3)(g)

38

strontium锶Sr

87.62(1)(g、r)

39

yttrium钇Y

88.905;85(2)

40

zirconium锆Zr

91.224(2)(g)

41

niobium铌Nb

92.906;38(2)

42

molybdenum钼Mo

95.96(2)(g)

43

technetium*锝Tc

44

ruthenium钌Ru

101.07(2)(g)

45

rhodium铑Rh

102.905;50(2)

46

palladiumPd

106.42(1)(g)

47

silver银Ag

107.8682(2)(g)

48

cadmium镉Cd

112.411(8)(g)

49

indium铟In

114.818(3)

50

tin锡Sn

118.710(7)(g)

51

antimony锑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)铯Cs

132.905;451;9(2)

56

barium钡Ba

137.327(7)

57

lanthanum镧La

138.905;47(7)(g)

58

cerium铈Ce

140.116(1)(g)

59

praseodymium镨Pr

140.907;65(2)

60

neodymium钕Nd

144.242(3)(g)

61

promethium*钷Pm

62

samarium钐Sm

150.36(2)(g)

63

europium铕Eu

151.964(1)(g)

64

gadolinium钆Gd

157.25(3)(g)

65

terbium铽Tb

158.925;35(2)

66

dysprosium镝Dy

162.500(1)(g)

67

holmium钬Ho

164.930;32(2)

68

erbium铒Er

167.259(3)(g)

69

thulium铥Tm

168.934;21(2)

70

ytterbium镱Yb

173.054(5)(g)

71

lutetium镥Lu

174.9668(1)(g)

72

hafnium铪Hf

178.49(2)

73

tantalum钽Ta

180.947;88(2)

74

tungsten钨W

183.84(1)

75

rhenium铼Re

186.207(1)

76

osmium锇Os

190.23(3)(g)

77

iridium铱Ir

192.217(3)

78

platinum铂Pt

195.084(9)

79

gold金Au

196.966;569(4)

80

mercury汞Hg

200.59(2)

81

thallium铊Tl

[204.382;204.385]

82

lead铅Pb

207.2(1)(g、r)

83

bismuth铋Bi

208.980;40(1)

84

polonium*钋Po

85

astatine*砹At

86

radon*Rn

87

francium*钫Fr

88

radium*镭Ra

89

actinium*锕Ac

90

thorium*钍Th

232.038;06(2)(g)

91

protactinium*镤Pa

231.035;88(2)

92

uranium*铀U

238.028;91(3)(g、m)

93

neptunium*镎Np

94

plutonium*钚Pu

95

americium*镅Am

96

curium*锔Cm

97

berkelium*锫Bk

98

californium*锎Cf

99

einsteinium*锿Es

100

fermium*镄Fm

101

mendelevium*钔Md

202

102

nobelium*锘No

103

lawrencium*铹Lr

104

rutherfordium*鑪Rf

105

dubnium*钅杜Db

106

seaborgium*钅喜Sg

107

bohrium*钅波Bh

108

hassium*钅黑Hs

109

meitnerium*钅麦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

以下是翻译为中文的上表附注:

*这些是没有稳定同位素的元素,一个或多个已知同位素已列在“参考资料”中的“Table 3”中,并给出了合适的相对原子质量和半衰期。然而,三个元素(钍、镤、铀)有确定的特征性地表同位素成分,所以这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数或最多一位小数点附下表:

核电荷数

元素名称元素符号

相对原子质量

1

氢H

1

2

氦He

4

6

碳C

12

7

氮N

14

8

氧O

16

9

氟F

19

10

氖Ne

20

11

钠Na

23

12

镁Mg

24

13

铝Al

27

14

硅Si

28

15

磷P

31

16

硫S

32

17

氯Cl

35.5(只能写成35.5)

18

氩Ar

40

19

钾K

39

20

钙Ca

40

25

锰Mn

55

26

铁Fe

56

29

铜Cu

63.5(可写64或63.5)

30

锌Zn

65

47

银Ag

108

53

碘I

127

56

钡Ba

137

78

铂Pt

195

79

金Au

197

80

汞Hg

201

定义区别

相对原子质量与原子的质量区别

原子的质量是原子的实际存在的物质的多少,是实际质量或称为真实质量,相对原子质量是以C原子质量的1/12为标准来表示物质质量多少的相对质量.原子质量的单位是kg,相对原子质量的单位是1.原子的质量主要集中在原子核上。

构成原子的三种粒子中,1个质子和1个中子的质量跟相对原子质量的标准(即一个碳12原子质量的1/12)相比,均约等于1,电子的质量很小,可以忽略不计,故原子的质量主要集中在质子和中子(即原子核)上,因此:相对原子质量≈质子数+中子数。

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