原子質量和原子量的區別

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引言

原子質量和原子量是專家用來確定原子中質子、中子和電子數量的兩個因素。原子量通常更精確，因為它考慮了這三種粒子的不同質量。因此，質量比是透過將每種元素的相對質量除以其總質量獲得的。兩者並非完全等同的術語；原子質量主要包括分析中的質子和中子，但原子量還包括電子質量。它通常也稱為“相對原子質量”和“分子量”。

什麼是原子質量？

原子質量是特定元素中所有中子、電子和質子的質量總和，前提是原子處於靜止狀態。因此，電子的質量遠小於質子和中子的質量。因此，在確定原子質量時，我們可以忽略電子的質量。最重要的是，相同化學物質的不同同位素具有不同的原子質量，因為它們含有不同數量的中子。

相對同位素質量

在相對同位素質量這個術語中，“相對”指的是相對於C-12標準的縮放。另一方面，它是一個無量綱量，沒有單位。根據資料，當最終結果按C-12的質量縮放時，這被定義為每種特定同位素的質量。必須記住，在這種情況下，C-12的質量可以透過科學測量得到。某種同位素的相對同位素質量定義為該同位素的質量約為C-12原子質量的十二分之一。

什麼是原子量？

原子量是元素及其所有同位素及其各自丰度的標準重量。許多元素都含有同位素；以下是自然界中發現的不同同位素的不同比例。在計算元素的原子量時，我們必須考慮所有同位素的原子質量和相應的百分比。為了確定原子量，我們可以進行以下兩個步驟：

• 首先，將百分比除以100得到小數。

• 然後，將每個同位素的原子質量乘以這些小數。最後，將所有結果加起來得到最終答案。

原子量簡史

19世紀初，科學家透過稱量空氣和水中的元素來確定最早的原子量。研究人員發現，元素在這兩種介質中的重量不同。例如，氧在空氣中的重量為16，而在水中為14。他們得出結論，元素在水中的重量應該等於元素最常見的天然形式的重量。這被稱為元素的“原子量”。在20世紀初，專家們設計了一種新的方法來確定元素的重量。這種新方法被稱為“同位素丰度”。

原子質量和原子量的區別

原子質量	原子量
一個原子中質子和中子的總數。	元素中所有原子的平均比例。
計算元素的質量。	質量在引力場中的表現方式。
計算中通常不考慮同位素。	計算包括同位素的比例。
計算值是整數。	獲得的值可能是或可能不是整數。
可以使用質譜法進行分析。	可以使用質譜法進行分析。

關於原子質量和原子量的一些趣聞

這個概念分別由約翰·道爾頓和托馬斯·湯姆森在1803年和1805年提出，然後由永斯·雅各布·貝採利烏斯在1808年和1826年提出。以前，等效原子質量是使用最輕的元素建立的。因此，根據普勞特的假設，所有元素的原子質量必須是某種最輕元素的精確倍數。在確定1/12 C-12標準之前，嘗試了許多不同的想法和實驗。

原子的組成

原子是元素的最小單位，具有該元素的化學特性。質子、中子和電子構成原子。原子中質子的數量決定了元素的種類。

不同種類的原子

• 穩定原子——地球上許多原子似乎是穩定的，質子、中子和電子保持平衡。一個穩定的原子即使沒有外力作用也不會發生變化。

• 同位素——同位素具有不同的中子數，但質子和電子數量相同。它們被稱為原子的“同位素”。額外的中子可能會使同位素具有放射性。

• 離子——離子包含具有額外或缺少電子的原子，它們具有正電荷或負電荷。許多發生在元素中的反應是由離子催化的。

• 放射性原子——放射性原子在其原子核中具有過多的中子，使其高度不穩定。它們在變成穩定之前會發射粒子。

• 反物質——所有原子粒子都有一個具有相反電荷的對偶反粒子；這些粒子被稱為反物質。它非常稀有且不穩定。

亞原子粒子的型別

有三種亞原子粒子：

• 電子——電子帶負電，電荷為−1𝑒，大約等於−1.6092 × 10−19𝐶。電子的質量約為9.1 × 10−31𝐾𝑔。

• 質子——質子帶正電。質子的電荷為1𝑒，大約為1.602 × 10−19𝐶。質子的質量約為1.672 × 10−24𝐾𝑔。

• 中子——中子是電中性粒子，不帶電。中子的質量與質子的質量大致相同，約為1.674 × 10−24𝐾𝑔。

同位素的原子結構

原子核中質子的數量決定了元素的種類，而原子核中中子的數量決定了元素的同位素。某些同位素不穩定，最終可能衰變成新的元素。而某些穩定同位素永遠不會衰變。C-12是碳最常見的同位素。這種元素的原子核含有六個質子和六個中子。

結論

原子質量和原子量在化學中都非常重要，因為它們以不同的方式計算原子中質子、中子或電子的數量。兩者遵循相同的概念，但其意義並不完全相同。進行原子質量分析以確定物質中存在原子種類和數量。元素的原子量表示其相對於其他元素的相對重量。這通常是化學中普遍接受的國際計量單位，但在新增多種元素時仍然保持穩定，這使其成為評估透過不同方法合成的樣品的寶貴工具。

常見問題

1. 原子中質量最大的是什麼？

雖然質子和中子比電子重得多，但原子核佔據了原子的大部分質量，儘管電子佔據了原子的大部分空間。

2. 物體可能沒有質量嗎？

靜止時無質量粒子的總能量為0。因此，如果一個無質量的實體必須出現，它不可能處於靜止狀態。光就是一個例子。

3. 物體可能沒有重量嗎？

當重力加速度為0時，重量可能為零。“g”的大小在地球表面最大，並隨著人們在地球表面以內或以外移動而減小。因此，物體的重量在地球中心將變為0。

4. 為什麼有些元素沒有標準原子量？

大多數元素仍然缺乏可靠的同位素，也沒有獨特的地球同位素結構。因此，此類元素幾乎沒有標準原子量。

5. 原子量是自然常數嗎？

是的，但這是對於只有一種同位素決定其標準原子量的元素而言。而對於具有多種同位素的元素，其原子量則由某些同位素的相對丰度決定，而這種丰度在自然界中有時會有相當大的差異。