相對原子質量

相對原子質量

英國約翰·道爾頓提出的概念
相對原子質量是一種計算原子質量的方式,由于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。
  • 中文名:相對原子質量
  • 外文名:Relative atomic mass
  • 适用領域:化學
  • 别名:相對原子量
  • 提出者:道爾頓

定義

相對原子質量()是指以一個碳-12原子質量的1/12作為标準,任何一個原子的真實質量跟一個碳-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,符号u,它定義為碳12原子質量的1/12。

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”。但是當時由于重量和質量(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着16O、17O、18O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标度,1940年國際原子量委員會确定以1.000275作為兩種标度的換算因子:物理原子量=1.000275×化學原子量。存在兩種标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,并提交國際純粹與應用化學聯合會考慮,後者于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。因此國際上規定采用相對原子質量和相對分子質量來表示原子、分子的質量關系。相對分子質量在數值上等于摩爾質量,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原子作标準時,其它原子的相對原子質量都接近整數,便于記憶與使用)。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/1.661e⁻²⁷kg。

計算方法

(1.993e⁻²⁶)/12=1.661e⁻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)/(1.661e⁻²⁷)=16(約),即氧原子的相對原子質量約為16,我們在計算時就采用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(原子核内有6個質子和6個中子的一種碳原子即C-12)的質量的1/12(約1.661e⁻²⁷kg)作為标準,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于其相對原子質量(式量),但請注意:隻有當該原子、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:碳原子元素符号

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)。

符号:概念與元素氩(Ar)不能混淆。

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年國際标準相對原子質量

原子序數

元素名稱化學符号

相對原子質量(注腳腳注)

1

hydrogen氫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鈉Na

22.989;769;28(2)

12

magnesium鎂Mg

24.3050(6)

13

aluminium(aluminum)鋁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氩Ar

39.948(1)(g、r)

19

potassium鉀K

39.0983(1)

20

calcium鈣Ca

40.078(4)(g)

21

scandium钪Sc

44.955;912(6)

22

titanium钛Ti

47.867(1)

23

vanadium釩V

50.9415(1)

24

chromium鉻Cr

51.9961(6)

25

manganese錳Mn

54.938;045(5)

26

iron鐵Fe

55.845(2)

27

cobalt钴Co

58.933;195(5)

28

nickel鎳Ni

58.6934(4)(r)

29

copper銅Cu

63.546(3)(r)

30

zinc鋅Zn

65.38(2)(r)

31

gallium镓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

palladium钯Pd

106.42(1)(g)

47

silver銀Ag

107.8682(2)(g)

48

cadmium镉Cd

112.411(8)(g)

49

indium铟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)铯Cs

132.905;451;9(2)

56

barium鋇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鎢W

183.84(1)

75

rhenium铼Re

186.207(1)

76

osmium锇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铊Tl

[204.382;204.385]

82

lead鉛Pb

207.2(1)(g、r)

83

bismuth铋Bi

208.980;40(1)

84

polonium*钋Po

85

astatine*砹At

86

radon*氡Rn

87

francium*钫Fr

88

radium*鐳Ra

89

actinium*锕Ac

90

thorium*钍Th

232.038;06(2)(g)

91

protactinium*镤Pa

231.035;88(2)

92

uranium*鈾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注:

*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,并給出了合适的相對原子質量和半衰期。然而,三個元素(钍、镤、鈾)有确定的特征性地表同位素成分,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

元素名稱元素符号

相對原子質量

1

氫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

鈉Na

23

12

鎂Mg

24

13

鋁Al

27

14

矽Si

28

15

磷P

31

16

硫S

32

17

氯Cl

35.5(隻能寫成35.5)

18

氩Ar

40

19

鉀K

39

20

鈣Ca

40

25

錳Mn

55

26

鐵Fe

56

29

銅Cu

63.5(可寫64或63.5)

30

鋅Zn

65

47

銀Ag

108

53

碘I

127

56

鋇Ba

137

78

鉑Pt

195

79

金Au

197

80

汞Hg

201

定義區别

相對原子質量與原子的質量區别

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1/12為标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标準(即一個碳12原子質量的1/12)相比,均約等于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。

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