導讀
與整個原子相比,原子核體積非常小。
【小知識–人為設置的“單位”】國際標準單位千克:一千克的定義就是國際千克原器的質量,幾乎與一升的水等重,1889年起,國際單位制將千克的大小定義為跟國際千克原器的質量相等。千克原器由一種鉑合金制成,這種合金含90%鉑及10%銥(按質量比);然后把這種合金用機器造成39.17mm的直立圓柱體(高度=直徑),這樣做可以把表面積減至最低。到了1992年,國際千克原器的質量發生了變化。經與其他“千克”原器相比,國際千克原器變化了約50微克,相當于一個直徑0.4毫米的小沙粒。
在2009年10月21日召開的第24屆國際計量大會上,國際單位委員會決定淘汰千克原器,用基于普朗克常數h的數值來代替“千克”。(2007年,普拉特采用瓦特天平法測量出了迄今最精確的一個普朗克常數數值:6.62606891×10^34Js,誤差相對不確定度為36/109。)
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原子的實際質量和相對質量
我們可以發現,原子的質量主要集中在原子核上,電子質量太小,粗略計算中可以忽略不計。
相對原子質量(原子量):1個氫原子質量約為1.67×10^-27 kg,一個氧原子質量約為2.657×10^-26kg,書寫使用都不方便.
所以國際上用相對質量來進行基本計算:以一種碳原子質量的1/12作為標準(約1.67×10^-27kg),其他原子與它相比較,所得的比值,作為這種原子的相對原子質量,簡稱原子量,符號為Ar,單位為1,不寫.
為什么用“一種碳原子質量的1/12”作為標準呢(1.67×10^-27kg)?
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,后者于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,用它作為標準之后,其它原子的相對原子質量都接近整數,便于記憶與使用。
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相對原子質量的計算過程
相對原子質量(原子量):1個氫原子質量約為1.67×10^-27kg,一個氧原子質量約為2.657×10^-26kg,書寫使用都不方便,所以國際上用相對質量來進行基本計算:以一種碳原子質量的1/12作為標準(約1.67×10^-27kg),其他原子與它相比較,所得的比值,作為這種原子的相對原子質量,簡稱原子量,符號為Ar,單位為1,不寫。
氫原子相對原子質量的推導過程:
氧原子相對原子質量的推導過程
簡而言之,相對原子質量的計算方法就是:
1個原子的實際質量÷標準
也就是
1個原子的實際質量÷碳原子質量的1/12
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相對原子質量和質子數、中子數的關系
如果原子的質子數是m,中子數是n,那么它的相對原子質量大約是多少呢?
這種做法大大提高了運算的效率,因為以它為標準的話:
相對原子質量≈質子數+中子數。
課后典型例題:從附錄II中查出鈉、鎂、鋁的相對原子質量。根據所查數據,比較相同質量的鈉、鎂、鋁三種金屬,哪一種所含的原子最多?哪一種所含原子最少?為什么?
解析:以鈉為例,查得約為22.99,假設1個鈉原子的質量為a,則有如下等式:
a/(1個碳原子質量的1/12) = 22.99
因為:1個碳原子質量的1/12=1.67×10^-27kg
所以a≈3.84×10^-26kg,也就是1個原子的質量是這些。
如果物質的質量都是10g,那么10g金屬鈉里有多少鈉原子呢?也就是10/a,算得約為:2.60×10^26個。
上述方法僅限于計算10g金屬鈉中鈉原子的個數,如果比較10g金屬鈉和金屬鎂的原子個數誰多誰少,反倒容易了:
結果大約是24:23。也就是,相同質量的金屬,相對原子質量越小,所含原子的個數就越多。
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相對分子質量的計算
常見相對原子質量數值:H-1 C-12 N-14 O-16 Na-23 S-32 Cl-35.5 K-39
以上,考試都會給出,不要求背。
1. 示例:二氧化碳的相對分子質量,先畫出球棍模型,再求相對分子質量
CO2:12+16+16=44
2. 畫出球棍模型,并求:N2、 O2 、 SO2 、 H2O 的相對分子質量
3.求相對分子質量:KClO3 H2O2
規律就是:所有的都加起來。
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小結
1.以一種碳原子質量的1/12為標準,其他原子的質量與它相比較所得的比,作為這種原子的相對原子質量。
2.單位為1,一般不寫。
3.相對原子質量≈質子數+中子數。