曾經(jīng)通過實(shí)驗(yàn)測得一個氫原子(所有原子中最輕的)的重量為1.67×10的-24次方(0.0000000000000000000000067克)。顯然,用這種方式來表達(dá)原子量是很不方便的。由于所有元素單個原子重量都屬于同樣小的數(shù)量級,10524克,人們發(fā)現(xiàn)用相對重量,而不同以克或其他單位計(jì)算的實(shí)際重量要方便得多。不同元素原子的相對重量叫做原子量,它們同原子的實(shí)際重量成正比。舉例來說,在這種選定標(biāo)度下氫的原子量是1.0079,碳的原子量是12.011和氧的原子量是15.999。因此,碳原子的重量約為氫原子的12倍和氧原子的重量約為氫原子的16倍。硫原子的重量大約是氧原子重的2倍,或相對標(biāo)度為32.06。用來作為原子量標(biāo)準(zhǔn)的是一種叫做碳12同位素的特殊碳原子。
一個化學(xué)符號除了代表這個元素和這個元素的一個原子之外,它還可用于代表一種元素的化學(xué)重量單位。符號O可以代表
一個氧原子,或代表15.999個重量單位的氧。重量單位可以是克、盎司、磅等等。在定量工作中,化學(xué)家發(fā)現(xiàn)把元素的重量表示為克和所謂的克原子量,或克原子是比較方便的。例如,氧的1克原子量是15.999克;氫的1克原子量是1.0079克。
可以很容易地證明在1克原子量的任何元素中含有相等數(shù)目
[譯者注]由于采用國際單位制,引用了藤爾表示物質(zhì)的數(shù)量單位,氧原子的摩爾質(zhì)量為15.999克,氫的摩爾質(zhì)量為1.0079克。廢除克原子、克原子量、克分子、克分子量等舊概念。
6.022×103個原子。這個數(shù)字叫亞服加得羅數(shù),用以紀(jì)念意大利物理學(xué)教授亞美多·亞佛加德羅( Amedeo Avogadro)(1776-1856)。很重要的一點(diǎn)是要記住1克原子量的任何元素,例如,15.999克氧、32.06克硫或1.0079克氫,都含有6.022×10的23次方個原子。
知道了一種元素的原子量和亞佛加德羅數(shù),就能夠容易地計(jì)算出這種元素1個原子的重量克數(shù)。于是,1個氧原子的重量是:
15.999克
—————————— = 2.656×10 -23次方 克
6.022×10的23次方
這個極小的重量表明原子是非常小的微粒。
一種物質(zhì)的化學(xué)式中所有原子的原子量總和就就是它的式量。和原子量一樣,以原子量為基礎(chǔ)的式量也是相對的。硫酸(H2S02)的式量是(2×1.0)+(1×32.1)+(4×16.0)=98,1。對于我們的大多數(shù)工作來說,允許將元素的原子量四舍五入在小數(shù)點(diǎn)后保留1位小數(shù)。例如,氫的原子量1.0079可簡化為1.0、硫的原子量32.06可簡化為32.1、鋁的原子量26.98154可簡化為27.0和氯的原子量35.453可簡化為35.5。
一種物質(zhì)的式量用克表示時是1克式量??耸搅恳步凶鲈撐镔|(zhì)的一個摩爾。例如,硫酸的克式量(或1摩爾)是98.1克,而它的式量則僅是98.1.
當(dāng)已知一種物質(zhì)的真實(shí)分子式時,把該物質(zhì)分子式中的原子量加起來就可算出它的分子量。對那些由獨(dú)立分子組成的物質(zhì),如甲烷CH4、二氧化碳CO2和水H2O說它們有分子量(或式量)是完全正確的。在另一方面,離子型化合物如NaCl、KC1O3、NaOH和和CuSO4無論是在晶體狀態(tài)或溶液中都不含有在物理上獨(dú)立的和電中性的分子。因此習(xí)慣上用式量來代表這些物質(zhì)的總組成。采用的術(shù)語“摩爾”將代表一克式量的離子型化合物和一克分子量的非離子型(分子型)物質(zhì)(單質(zhì)或化合物)。
在定量化學(xué)工作中常常方便地用物質(zhì)的毫摩爾來代替摩爾。一種物質(zhì)的喜摩爾是它的式量以亳克來表示。舉例來說,H2SO4的式量是98.1。于是1個摩爾五2SO4是98.1克和1毫摩爾的H2SO4是98.1毫克,換句話說,1毫摩爾是1摩爾的千分之一。