原子量

✍ dations ◷ 2025-06-08 10:04:16 #原子,原子物理学,质量,化学计量

原子量(atomic mass),也称原子质量或相对原子质量,符号ar,是指单一原子的质量,其单位为原子质量单位(符号u或Da,以往曾用amu) ,定义为一个碳12原子静止质量的 1 12 {\displaystyle {\frac {1}{12}}} 。原子质量以质子和中子的质量为主,元素的原子量几近等于其质量数。

若将原子量除以原子质量单位,会得到一个无量纲量,这个无量纲量称为“相对同位素质量”(relative isotopic mass)。因此碳12的原子量是12u或是12 Da,而一个碳12原子的相对同位素质量就是12。

原子量是于19世纪初由英国科学家约翰·道尔顿提出的,当时重量(weight)和质量(mass)是相同的概念,他说“同一种元素的原子有相同的重量,不同元素的原子有不同的重量”,因此虽然实际指的是原子的质量,但提出的是“atomic weight”这一名词,含义为“原子的重量”,中文翻译为“原子量”。

20世纪初,物理学家采用质谱技术测量原子量,后来物理学上改用比较严谨的“atomic mass”的名称,但是“atomic weight”的用法仍然广泛使用。中文译名“原子量”不包含“质量”和“重量”之名,因此继续沿用至今。

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,永斯·贝采利乌斯改为氧原子量的 1 100 {\displaystyle {\frac {1}{100}}} 为基准;1860年,J.-S.斯塔(英语:Jean Stas)建议用氧原子量的 1 16 {\displaystyle {\frac {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 O 16 {\displaystyle {\ce {^16O}}} O 17 {\displaystyle {\ce {^17O}}} O 18 {\displaystyle {\ce {^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 O 16 {\displaystyle {\ce {^16O}}} 1 16 {\displaystyle {\frac {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应用化学联合会(International Union of Pure and Applied Physics,简称IUPAC)上,德国J.H.马陶赫建议 C 12 = {\displaystyle {\ce {^12C=}}} 12.0000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。

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