原子质量和原子量的区别

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引言

原子质量和原子量是专家用来确定原子中质子、中子和电子数量的两个因素。原子量通常更精确，因为它考虑了这三种粒子的不同质量。因此，质量比是通过将每种元素的相对质量除以其总质量获得的。两者并非完全等同的术语；原子质量主要包括分析中的质子和中子，但原子量还包括电子质量。它通常也称为“相对原子质量”和“分子量”。

什么是原子质量？

原子质量是特定元素中所有中子、电子和质子的质量总和，前提是原子处于静止状态。因此，电子的质量远小于质子和中子的质量。因此，在确定原子质量时，我们可以忽略电子的质量。最重要的是，相同化学物质的不同同位素具有不同的原子质量，因为它们含有不同数量的中子。

相对同位素质量

在相对同位素质量这个术语中，“相对”指的是相对于C-12标准的缩放。另一方面，它是一个无量纲量，没有单位。根据数据，当最终结果按C-12的质量缩放时，这被定义为每种特定同位素的质量。必须记住，在这种情况下，C-12的质量可以通过科学测量得到。某种同位素的相对同位素质量定义为该同位素的质量约为C-12原子质量的十二分之一。

什么是原子量？

原子量是元素及其所有同位素及其各自丰度的标准重量。许多元素都含有同位素；以下是自然界中发现的不同同位素的不同比例。在计算元素的原子量时，我们必须考虑所有同位素的原子质量和相应的百分比。为了确定原子量，我们可以进行以下两个步骤：

• 首先，将百分比除以100得到小数。

• 然后，将每个同位素的原子质量乘以这些小数。最后，将所有结果加起来得到最终答案。

原子量简史

19世纪初，科学家通过称量空气和水中的元素来确定最早的原子量。研究人员发现，元素在这两种介质中的重量不同。例如，氧在空气中的重量为16，而在水中为14。他们得出结论，元素在水中的重量应该等于元素最常见的天然形式的重量。这被称为元素的“原子量”。在20世纪初，专家们设计了一种新的方法来确定元素的重量。这种新方法被称为“同位素丰度”。

原子质量和原子量的区别

原子质量	原子量
一个原子中质子和中子的总数。	元素中所有原子的平均比例。
计算元素的质量。	质量在引力场中的表现方式。
计算中通常不考虑同位素。	计算包括同位素的比例。
计算值是整数。	获得的值可能是或可能不是整数。
可以使用质谱法进行分析。	可以使用质谱法进行分析。

关于原子质量和原子量的一些趣闻

这个概念分别由约翰·道尔顿和托马斯·汤姆森在1803年和1805年提出，然后由永斯·雅各布·贝采利乌斯在1808年和1826年提出。以前，等效原子质量是使用最轻的元素建立的。因此，根据普劳特的假设，所有元素的原子质量必须是某种最轻元素的精确倍数。在确定1/12 C-12标准之前，尝试了许多不同的想法和实验。

原子的组成

原子是元素的最小单位，具有该元素的化学特性。质子、中子和电子构成原子。原子中质子的数量决定了元素的种类。

不同种类的原子

• 稳定原子——地球上许多原子似乎是稳定的，质子、中子和电子保持平衡。一个稳定的原子即使没有外力作用也不会发生变化。

• 同位素——同位素具有不同的中子数，但质子和电子数量相同。它们被称为原子的“同位素”。额外的中子可能会使同位素具有放射性。

• 离子——离子包含具有额外或缺少电子的原子，它们具有正电荷或负电荷。许多发生在元素中的反应是由离子催化的。

• 放射性原子——放射性原子在其原子核中具有过多的中子，使其高度不稳定。它们在变成稳定之前会发射粒子。

• 反物质——所有原子粒子都有一个具有相反电荷的对偶反粒子；这些粒子被称为反物质。它非常稀有且不稳定。

亚原子粒子的类型

有三种亚原子粒子：

• 电子——电子带负电，电荷为−1𝑒，大约等于−1.6092 × 10−19𝐶。电子的质量约为9.1 × 10−31𝐾𝑔。

• 质子——质子带正电。质子的电荷为1𝑒，大约为1.602 × 10−19𝐶。质子的质量约为1.672 × 10−24𝐾𝑔。

• 中子——中子是电中性粒子，不带电。中子的质量与质子的质量大致相同，约为1.674 × 10−24𝐾𝑔。

同位素的原子结构

原子核中质子的数量决定了元素的种类，而原子核中中子的数量决定了元素的同位素。某些同位素不稳定，最终可能衰变成新的元素。而某些稳定同位素永远不会衰变。C-12是碳最常见的同位素。这种元素的原子核含有六个质子和六个中子。

结论

原子质量和原子量在化学中都非常重要，因为它们以不同的方式计算原子中质子、中子或电子的数量。两者遵循相同的概念，但其意义并不完全相同。进行原子质量分析以确定物质中存在原子种类和数量。元素的原子量表示其相对于其他元素的相对重量。这通常是化学中普遍接受的国际计量单位，但在添加多种元素时仍然保持稳定，这使其成为评估通过不同方法合成的样品的宝贵工具。

常见问题

1. 原子中质量最大的是什么？

虽然质子和中子比电子重得多，但原子核占据了原子的大部分质量，尽管电子占据了原子的大部分空间。

2. 物体可能没有质量吗？

静止时无质量粒子的总能量为0。因此，如果一个无质量的实体必须出现，它不可能处于静止状态。光就是一个例子。

3. 物体可能没有重量吗？

当重力加速度为0时，重量可能为零。“g”的大小在地球表面最大，并随着人们在地球表面以内或以外移动而减小。因此，物体的重量在地球中心将变为0。

4. 为什么有些元素没有标准原子量？

大多数元素仍然缺乏可靠的同位素，也没有独特的地球同位素结构。因此，此类元素几乎没有标准原子量。

5. 原子量是自然常数吗？

是的，但这是对于只有一种同位素决定其标准原子量的元素而言。而对于具有多种同位素的元素，其原子量则由某些同位素的相对丰度决定，而这种丰度在自然界中有时会有相当大的差异。