介绍

原子核的尺寸是非常小的相对于整个原子。

【小知识–人为设置的“单位”】国际标准单位千克:国际千克原器的质量被定义为一千克,即等于一升的水的重量。到1889年起,国际单位制将千克的大小定义为跟国际千克原器的质量相等。千克原器由一种铂合金制成,这种合金含90%铂及10%铱(按质量比)。随后,这种合金用机器造成39.17mm的直立圆柱体(高度等于直径),以减少表面积。到了1992年,国际千克原器的质量发生了变化,变化幅度约为50微克,相当于一个直径0.4毫米的小沙粒。

在2009年10月21日召开的第24届国际计量大会上,国际单位委员会决定淘汰千克原器,用基于普朗克常数h的数值来代替“千克”。(2007年,普拉特采用瓦特天平法测量出了迄今最精确的一个普朗克常数数值:6.62606891×10^34Js,误差相对不确定度为36/109。)

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原子的实际质量和相对质量

可以明显发现,原子的质量主要集中在原子核上,电子质量则可以忽略不计。

相对原子质量(原子量):1个氢原子的质量约为1.67×10^-27 kg,一个氧原子的质量约为2.657×10^-26kg,书写及计算都不够方便.

国际上使用相对质量来进行基本计算:以一种碳原子质量的1/12作为标准(约1.67×10^-27kg)。通过将其他原子的实际质量与其相比较,所得到的比值被称为这种原子的相对原子质量,也被简称为原子量,符号为Ar,单位为1,不写。

为何以“一种碳原子质量的1/12”作为标准呢(1.67×10^-27kg)?

在1959年的国际纯粹暨应用物理学联合会上,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,国际相对原子质量委员会提出了先前提到的原子量定义,并将其作为标准。经过这一改变,其他原子的相对原子质量都接近整数,便于记忆与使用。

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相对原子质量的计算过程

相对原子质量(原子量):1个氢原子质量约为1.67×10^-27kg,一个氧原子质量约为2.657×10^-26kg。由于这些数据不够方便书写和计算,因此国际上使用相对质量进行基本计算:以一个碳原子质量的1/12作为标准(约1.67×10^-27kg)。将其他原子与之相比,所得到的比值被定义为这种原子的相对原子质量,简称原子量,符号为Ar,单位为1,不写。

推导出氢原子和氧原子的相对原子质量:

氧原子相对原子质量的计算过程

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相对原子质量和质子数、中子数的关系

如果原子的质子数是m,中子数是n,那么它的相对原子质量大约是m+n。

这种方法大大简化了计算,因为相对原子质量≈质子数+中子数。

课后典型例题:从附录II中查出钠、镁、铝的相对原子质量。根据所给数据,比较相同质量的钠、镁、铝三种金属,哪一种所含的原子最多?哪一种所含原子最少?为什么?

解析:以钠为例,查到其相对原子质量约为22.99,假设1个钠原子的质量为a,则可得出以下等式:

a/(一种碳原子质量的1/12) = 22.99

由于:1种碳原子质量的1/12=1.67×10^-27kg

所以a约等于3.84×10^-26kg,也就是1个原子的质量是这样的。

如果物质的质量都是10g,那么10g金属钠里有多少钠原子呢?也就是10/a,计算得到约为:2.60×10^26个。

上面的计算过程仅用于计算10g金属钠中的钠原子个数。如果比较10g金属钠和金属镁的原子个数,那么由上面的结论可知:

结果大约是24:23。也就是,相同质量的金属中,相对原子质量越小的金属,所含原子数越多。

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相对分子质量的计算

常见相对原子质量数值:H-1 C-12 N-14 O-16 Na-23 S-32 Cl-35.5 K-39

以上数据都在考试中提供,不用记忆。

1. 举例子:二氧化碳的相对分子质量,先用球棍模型表示,然后计算相对分子质量

CO2:12+16+16=44

2. 用球棍模型表示,并计算:N2、 O2 、 SO2 、 H2O 的相对分子质量

3.计算相对分子质量:KClO3 H2O2

规则是:将所有数值相加。

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总结

1. 把1/12碳原子的质量作为标准,比较其他原子的质量得到的比值,作为该原子的相对原子质量。

2. 相对原子质量单位为1,一般不予以明示。

3. 相对原子质量≈质子数+中子数。