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。

基本介紹

  • 中文名:相對原子質量
  • 外文名:Relative atomic mass
  • 別稱:相對原子量
  • 提出者:道爾頓
  • 套用學科化學
定義,發展,特點,國際規定,計算方法,質量概念,常用原子量,定義區別,

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

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(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,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個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
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)。
符號:
概念與元素氬(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
[1.007 84; 1.008 11]
m
2
helium
4.002 602(2)
g r
3
lithium
[6.938; 6.997]
m
4
beryllium
9.012 182(3)
5
boron
[10.806; 10.821]
m
6
carbon
[12.0096; 12.0116]
7
nitrogen
[14.006 43; 14.007 28]
8
oxygen
O
[15.999 03; 15.999 77]
9
fluorine
18.998 4032(5)
10
neon
20.1797(6)
g m
11
sodium
22.989 769 28 (2)
12
magnesium
24.3050(6)
13
aluminium (aluminum)
26.981 538 6 (8)
14
silicon
[28.084; 28.086]
15
phosphorus
P
30.973 762(2)
16
sulfur
[32.059; 32.076]
17
chlorine
[35.446; 35.457]
m
18
argon
Ar
39.948(1)
g r
19
potassium 鉀
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
V
50.9415(1)
24
chromium
Cr
51.9961(6)
25
manganese 錳
Mn
54.938 045(5)
26
iron
Fe
55.845(2)
27
cobalt 鈷
Co
58.933 195(5)
28
nickel
Ni
58.6934(4)
r
29
copper 銅
Cu
63.546(3)
r
30
zinc 鋅
Zn
65.38(2)
r
31
gallium
Ga
69.723(1)
32
germanium
Ge
72.63(1)
33
arsenic
As
74.921 60(2)
34
selenium 硒
Se
78.96(3)
r
35
bromine 溴
Br
79.904(1)
36
krypton
Kr
83.798(2)
g m
37
rubidium
Rb
85.4678(3)
g
38
strontium
Sr
87.62(1)
g r
39
yttrium
Y
88.905 85(2)
40
zirconium
Zr
91.224(2)
g
41
niobium
Nb
92.906 38(2)
42
molybdenum
Mo
95.96(2)
g
43
technetium*
Tc
44
ruthenium 釕
Ru
101.07(2)
g
45
rhodium
Rh
102.905 50(2)
46
palladium
Pd
106.42(1)
g
47
silver 銀
Ag
107.8682(2)
g
48
cadmium
Cd
112.411(8)
g
49
indium
In
114.818(3)
50
tin
Sn
118.710(7)
g
51
antimony 銻
Sb
121.760(1)
g
52
tellurium
Te
127.60(3)
g
53
iodine 碘
I
126.904 47(3)
54
xenon
Xe
131.293(6)
g m
55
caesium (Cesium)
Cs
132.905 451 9 (2)
56
barium 鋇
Ba
137.327(7)
57
lanthanum
La
138.905 47(7)
g
58
cerium
Ce
140.116(1)
g
59
praseodymium
Pr
140.907 65(2)
60
neodymium
Nd
144.242(3)
g
61
promethium*
Pm
62
samarium
Sm
150.36(2)
g
63
europium
Eu
151.964(1)
g
64
gadolinium
Gd
157.25(3)
g
65
terbium
Tb
158.925 35(2)
66
dysprosium 鏑
Dy
162.500(1)
g
67
holmium
Ho
164.930 32(2)
68
erbium 鉺
Er
167.259(3)
g
69
thulium 銩
Tm
168.934 21(2)
70
ytterbium
Yb
173.054(5)
g
71
lutetium
Lu
174.9668(1)
g
72
hafnium
Hf
178.49(2)
73
tantalum 鉭
Ta
180.947 88(2)
74
tungsten 鎢
W
183.84(1)
75
rhenium
Re
186.207(1)
76
osmium
Os
190.23(3)
g
77
iridium 銥
Ir
192.217(3)
78
platinum
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
Pb
207.2(1)
g r
83
bismuth
Bi
208.980 40(1)
84
polonium*
Po
85
astatine*
At
86
radon*
Rn
87
francium*
Fr
88
radium*
Ra
89
actinium*
Ac
90
thorium*
Th
232.038 06(2)
g
91
protactinium*
Pa
231.035 88(2)
92
uranium*
U
238.028 91(3)
g m
93
neptunium*
Np
94
plutonium*
Pu
95
americium* 鎇
Am
96
curium* 鋦
Cm
97
berkelium*
Bk
98
californium* 鐦
Cf
99
einsteinium*
Es
100
fermium*
Fm
101
mendelevium*
Md
 202
102
nobelium*
No
103
lawrencium*
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*
Ds
111
roentgenium*
Rg
112
copernicium*
Cn
113
ununtrium*
Uut
114
Flerovium*
Fl
115
ununpentium*
Uup
116
Livermorium*
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“Table 3”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

定義區別

相對原子質量與原子的質量區別
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為標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箇中子的質量跟相對原子質量的標準(即一個碳12原子質量的1/12)相比,均約等於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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