如何查找原子质量？

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介绍

原子是元素最小的构成单元，或者是最简单的可以进一步化学分解的物质。元素周期表是按照一定顺序对原子和元素进行排列的图表。原子由质子 (p)、中子 (n) 和电子 (𝑒−) 组成。原子质量 (A) 在确定元素的组成和相关性方面极其重要。

什么是原子质量？

原子中质子 (p) 和中子 (n) 的质量之和定义为原子质量。元素的原子质量 (A) 被描述为其总质量。𝑒− 的质量不计入，因为它具有微不足道的原子质量。某个元素的原子质量单位被指定为统一原子质量单位。此外，道尔顿被认为是某个元素原子质量的标准单位。

原子质量公式

它是原子或原子团中质子、中子以及电子的质量总和。由于电子的质量远小于质子或中子，因此它们的质量对计算没有影响。原子质量没有单位。

$$\mathrm{原子质量\:=\:中子质量\:(n)\:+\:质子质量\:(p)\:+\:电子质量\:(e^{-})}$$

如何计算原子质量？

有三种计算原子质量的方法：

参考元素周期表

原子序数通常在元素周期表中元素的表示下方给出。

例如，氯 (𝐶𝑙) 的原子序数为 17，原子质量为 35.5。钙 (𝐶𝑎) 的原子序数为 20，原子质量为 40。

然而，通常情况下，原子的原子质量会非常接近其质量数，尽管小数位数会有所不同。

质子和中子的加和

• 元素中质子 (p) 和中子 (n) 的数量可用于确定该元素 1 个原子的质量。可以通过将原子核中每个质子 (p) 和中子 (n) 的质量加起来来计算原子的原子质量。或者也可以将其描述为模糊术语中质子和中子的数量。

• 要确定原子核中含有10 个中子的氧同位素的原子质量 (A)。人们可以从元素周期表中确定氧原子有8 个 p 和 8 个 𝒆−。因此，这两个数的总和等于 18，即该特定氧同位素的原子质量单位 (amu)。该同位素的平均原子质量约为 18。

各种元素的平均原子质量

它们是通过将每个同位素的原子质量 (A) 乘以其分数丰度并对结果求和来计算的。例如，氯有两种原子，相对质量分别为 35u 和 37u。这两种同位素在自然界中的丰度比为 3:1。因此，氯 (𝐶𝑙) 的原子质量 (A) 是这几个相对质量的平均值。

因此，𝐶𝑙 的平均原子质量 (A) 的公式为 $\mathrm{=\:[(35\times\:3)\:+\:(37\times\:1)]/4\:=\:35.5\mu}$

元素的原子质量

元素	原子质量
镁	24.3
氯	35.5
钾	39.1
钙	40.1

相对原子质量

元素的相对原子质量是其质量与其包含的原子数量之间的关系。它用于计算不同原子的质量。

氢 (𝐻) 原子是最轻的原子，最初被赋予 1 的相对原子质量。

元素	相对原子质量
镁	24
氧	16
氮	14
碳	12
氢	1

结论

总原子质量是质子 (p) 和中子 (n) 数量之和。在计算原子质量 (A) 时，使用元素周期表中的平均原子质量。其单位有时用字母“u”表示。特定元素的中子总数可能会有所不同，而质子数保持不变。元素的原子序数 (Z) 等于特定原子中质子 (p) 或电子 (𝑒−) 的数量。在化学中，用于计算的原子质量 (A) 单位是克/摩尔 (g/mol)，而不是原子质量单位 (amu)。

常见问题

1. 一些陨石中𝟏𝟖𝑶: 𝟏𝟔𝑶 的丰度比大于在地球上计算的平均原子质量。与地球相比，这些陨石中𝑶原子的平均原子质量是多少？

这些陨石中𝑂原子的平均原子质量将大于地球，因为同位素 18𝑂的含量较高，这将有助于提高陨石中氧 (𝑂) 的平均原子质量，与地球上的氧 (𝑂) 相比。

2. 确定特定元素同位素的平均原子质量的步骤是什么？

确定特定元素同位素的平均原子质量采取以下步骤：

• 将元素的原子质量（即质量数）乘以其丰度百分比。

• 将所得数字除以 100。

• 将步骤 1 和 2 中获得的不同同位素的数字相加。

3. 确定以下哪一个包含最多的分子：1 摩尔 $\mathrm{H_{2},O_{2}\:and\:F_{2}}$。

一种化学物质在 1 摩尔中包含 6.022 × 1023 个分子。因为这 3 种 $\mathrm{H_{2},O_{2}\:and\:F_{2}}$ 粒子都分配了 1 摩尔，所以它们都具有相同的分子数量，即 6.022 × 1023。

4. 1 amu 的意义是什么？

原子质量单位 (amu) 用符号 amu 表示。1 amu 是碳 (𝐶) 原子质量的 1/12。

5. 如何计算原子量？

任何同位素的质量数是原子核中中子 (n) 和质子 (p) 的总数。要获得原子量，请将元素中存在的同位素的大量乘以原子质量，然后将结果相加。

6. 为什么选择𝟏𝟐𝑪作为计算原子质量的参考元素？

12𝐶 用于 amu，因为它是在 amu 中具有相同整数质量的唯一原子。

7. 科学基础用于生成 IUPAC 平均原子质量列表。根据先前的实验，溴 (𝑩𝒓) 由两种同位素组成，一种同位素的同位素质量为 78.9183 amu，相对丰度为 50.69%，另一种同位素的同位素质量为 80.9163 amu，相对丰度为 49.31%。确定溴的平均原子质量？

溴的平均原子质量= (78.913 × 50.69)/100 + (80.9163 × 49.31)/100 = 40 + 39.89 = 79.89溴的平均原子质量为 79.89 amu。