原子量
【相关介绍】构成万物的小小原子,究竟小到什么程度?中国古代有位叫公孙龙的说过:“一尺之棰,日取其半,万世不竭。”意思是说,有一根一尺长的木棍,每天把它截去一半,一万代也截不完。
如果确实有这样的工具,能一直截下去的话,那么,一尺木棍每天截去一半,到第三天只剩八分之一尺;第十天只剩1千零二十四分之一尺;到第三十天,剩下十亿分之一尺,这时木棍已经比纤维分子还小;到第三十二天,只剩下四十亿分之一尺,相当于原子大小了。科学家发现,不同的原子,大小也不同。原子的直径一般是一亿分之一厘米,或三十亿分之一尺。打个比方,一个最小的细菌里面大约可以容纳20亿个原子。
这样小的原子,有多重呢?虽则原子的种类不同,大小各异,质量也不同,但是科学家已经测出各元素的原子质量,只不过数值太小,写起来麻烦。例如,如果以克为单位,那么一个碳原子的重量是小数点后面22个0,才接上以克计的小数。这好像用大的磅秤来称一粒芝麻那样,很不恰当。因此,科学家规定:以一个碳原子(指碳-12)重量的十二分之一为标准,其他的原子重量同这标准相对照得出相对重量,称为这个原子的原子量。就是说,用一种原子的重量,来衡量另一种原子重量,两种不同原子重量的比,才是原子量。所以,原量子是没有单位的。例如氢的原子量等于1,碳是12,氧是16,钠是23等等,这在化学计算等方面很有用。
【定义】某种原子的质量与碳-12原子质量的1/12(约1.66×10-27 kg)的比值称为该原子的原子量,又称相对原子质量[1],单位为1。 由于大多数元素是由两种或两种以上的同位素构成的,因此原子量是按各同位素所占百分比求得的平均值。 由于原子质量很小,采用千克作为质量单位,书写、记忆、计算和使用都不方便。因此国际上采用原子的相对质量,即相对原子质量来表示原子的质量。
【历史】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。
20世纪初,物理学家采用质谱技术测量原子质量,使用了在物理学上比较严谨的“atomic mass”的名称。但是atomic weight的用法仍然广泛使用。
【计算】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,J.J.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16O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与应用物理学联合会上,德国J.H.马陶赫建议12C=12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。
【元素原子量】1 H氢1.00794
2 He氦4.002602
3 Li锂6.941
4 Be铍9.0122
5 B硼10.811
6 C碳12.011
7 N氮14.007
8 O氧15.999
9 F氟18.998
10 Ne氖20.17
11 Na钠22.9898
12 Mg镁24.305
13 Al铝26.982
14 Si硅28.085
15 P磷30.974
16 S硫32.06
17 Cl氯35.453
18 Ar氩39.94
19 K钾39.098
20 Ca钙40.08
21 Sc钪44.956
22 Ti钛47.9
23 V 钒50.94
24 Cr铬51.996
25 Mn锰54.938
26 Fe铁55.84
27 Co钴58.9332
28 Ni镍58.69
29 Cu铜63.54
30 Zn锌65.38
31 Ga镓69.72
32 Ge锗72.5
33 As砷74.922
34 Se硒78.9
35 Br溴79.904
36 Kr氪83.8
37 Rb铷85.467
38 Sr锶87.62
39 Y 钇88.906
40 Zr锆91.22
41 Nb铌92.9064
42 Mo钼95.94
43 Tc锝(99)
44 Ru钌161.0
45 Rh铑102.906
46 Pd钯106.42
47 Ag银107.868
48 Cd镉112.41
49 In铟114.82
50 Sn锡118.6
51 Sb锑121.7
52 Te碲127.6
53 I碘126.905
54 Xe氙131.3
55 Cs铯132.905
56 Ba钡137.33
57-71La-Lu镧系
57 La镧138.9
58 Ce铈140.1
59 Pr镨140.9
60 Nd钕144.2
61 Pm钷(147)
62 Sm钐150.3
63 Eu铕151.96
64 Gd钆157.25
65 Tb铽158.9
66 Dy镝162.5
67 Ho钬164.9
68 Er铒167.2
69 Tm铥168.9
70 Yb镱173.04
71 Lu镥174.967
72 Hf铪178.4
73 Ta钽180.947
74 W钨183.8
75 Re铼186.207
76 Os锇190.2
77 Ir铱192.2
78 Pt铂195.08
79 Au金196.967
80 Hg汞200.5
81 Tl铊204.3
82 Pb铅207.2
83 Bi铋208.98
84 Po钋(209)
85 At砹(201)
86 Rn氡(222)
87 Fr钫(223)
88 Ra镭226.03
89-103Ac-Lr锕系
89 Ac锕(227)
90 Th钍232.0
91 Pa镤231.0
92 U铀238.0
93 Np镎(237)
94 Pu钚(239,244)
95 Am镅(243)
96 Cm锔(247)
97 Bk锫(247)
98 Cf锎(251)
99 Es锿(252)
100 Fm镄(257)
101 Md钔(258)
102 No锘(259)
103 Lr铹(260)
104 Rf钅卢(257)
105 Db钅杜(261)
106 Sg钅喜(262)
107 Bh钅波(263)
108 Hs钅黑(262)
109 Mt钅麦(265)
110 Ds钅达(266)
111 Rg钅仑(272)
112 Uub(285)
113 Uut(284)
114 Uuq(289)
116 Uuh(292)
118 Uuo(293)
注:带括号为放射性元素半衰期最长同位素原子量