如何查詢原子質量？

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介紹

原子是元素最小的構成單元，或者是最簡單的可以進一步化學分解的物質。元素週期表是按照一定順序對原子和元素進行排列的圖表。原子由質子 (p)、中子 (n) 和電子 (𝑒−) 組成。原子質量 (A) 在確定元素的組成和相關性方面極其重要。

什麼是原子質量？

原子中質子 (p) 和中子 (n) 的質量之和定義為原子質量。元素的原子質量 (A) 被描述為其總質量。𝑒− 的質量不計入，因為它具有微不足道的原子質量。某個元素的原子質量單位被指定為統一原子質量單位。此外，道爾頓被認為是某個元素原子質量的標準單位。

原子質量公式

它是原子或原子團中質子、中子以及電子的質量總和。由於電子的質量遠小於質子或中子，因此它們的質量對計算沒有影響。原子質量沒有單位。

$$\mathrm{原子質量\:=\:中子質量\:(n)\:+\:質子質量\:(p)\:+\:電子質量\:(e^{-})}$$

如何計算原子質量？

有三種計算原子質量的方法：

參考元素週期表

原子序數通常在元素週期表中元素的表示下方給出。

例如，氯 (𝐶𝑙) 的原子序數為 17，原子質量為 35.5。鈣 (𝐶𝑎) 的原子序數為 20，原子質量為 40。

然而，通常情況下，原子的原子質量會非常接近其質量數，儘管小數位數會有所不同。

質子和中子的加和

• 元素中質子 (p) 和中子 (n) 的數量可用於確定該元素 1 個原子的質量。可以透過將原子核中每個質子 (p) 和中子 (n) 的質量加起來來計算原子的原子質量。或者也可以將其描述為模糊術語中質子和中子的數量。

• 要確定原子核中含有10 箇中子的氧同位素的原子質量 (A)。人們可以從元素週期表中確定氧原子有8 個 p 和 8 個 𝒆−。因此，這兩個數的總和等於 18，即該特定氧同位素的原子質量單位 (amu)。該同位素的平均原子質量約為 18。

各種元素的平均原子質量

它們是透過將每個同位素的原子質量 (A) 乘以其分數丰度並對結果求和來計算的。例如，氯有兩種原子，相對質量分別為 35u 和 37u。這兩種同位素在自然界中的丰度比為 3:1。因此，氯 (𝐶𝑙) 的原子質量 (A) 是這幾個相對質量的平均值。

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

元素的原子質量

元素	原子質量
鎂	24.3
氯	35.5
鉀	39.1
鈣	40.1

相對原子質量

元素的相對原子質量是其質量與其包含的原子數量之間的關係。它用於計算不同原子的質量。

氫 (𝐻) 原子是最輕的原子，最初被賦予 1 的相對原子質量。

元素	相對原子質量
鎂	24
氧	16
氮	14
碳	12
氫	1

結論

總原子質量是質子 (p) 和中子 (n) 數量之和。在計算原子質量 (A) 時，使用元素週期表中的平均原子質量。其單位有時用字母“u”表示。特定元素的中子總數可能會有所不同，而質子數保持不變。元素的原子序數 (Z) 等於特定原子中質子 (p) 或電子 (𝑒−) 的數量。在化學中，用於計算的原子質量 (A) 單位是克/摩爾 (g/mol)，而不是原子質量單位 (amu)。

常見問題

1. 一些隕石中𝟏𝟖𝑶: 𝟏𝟔𝑶 的丰度比大於在地球上計算的平均原子質量。與地球相比，這些隕石中𝑶原子的平均原子質量是多少？

這些隕石中𝑂原子的平均原子質量將大於地球，因為同位素 18𝑂的含量較高，這將有助於提高隕石中氧 (𝑂) 的平均原子質量，與地球上的氧 (𝑂) 相比。

2. 確定特定元素同位素的平均原子質量的步驟是什麼？

確定特定元素同位素的平均原子質量採取以下步驟：

• 將元素的原子質量（即質量數）乘以其丰度百分比。

• 將所得數字除以 100。

• 將步驟 1 和 2 中獲得的不同同位素的數字相加。

3. 確定以下哪一個包含最多的分子：1 摩爾 $\mathrm{H_{2},O_{2}\:and\:F_{2}}$。

一種化學物質在 1 摩爾中包含 6.022 × 1023 個分子。因為這 3 種 $\mathrm{H_{2},O_{2}\:and\:F_{2}}$ 粒子都分配了 1 摩爾，所以它們都具有相同的分子數量，即 6.022 × 1023。

4. 1 amu 的意義是什麼？

原子質量單位 (amu) 用符號 amu 表示。1 amu 是碳 (𝐶) 原子質量的 1/12。

5. 如何計算原子量？

任何同位素的質量數是原子核中中子 (n) 和質子 (p) 的總數。要獲得原子量，請將元素中存在的同位素的大量乘以原子質量，然後將結果相加。

6. 為什麼選擇𝟏𝟐𝑪作為計算原子質量的參考元素？

12𝐶 用於 amu，因為它是在 amu 中具有相同整數質量的唯一原子。

7. 科學基礎用於生成 IUPAC 平均原子質量列表。根據先前的實驗，溴 (𝑩𝒓) 由兩種同位素組成，一種同位素的同位素質量為 78.9183 amu，相對丰度為 50.69%，另一種同位素的同位素質量為 80.9163 amu，相對丰度為 49.31%。確定溴的平均原子質量？

溴的平均原子質量= (78.913 × 50.69)/100 + (80.9163 × 49.31)/100 = 40 + 39.89 = 79.89溴的平均原子質量為 79.89 amu。