相对原子质量以碳-12为标准的原因

2019-11-18 12:23:13

  文章摘要:碳-12原子是原子核中含6个质子和6个中子,加起来是12的原子,相对原子质量以这种原子质量的1/12作为标准,其他原子的质量与其的比值,作为该原子的相对原子质量。你知道其中的原因吗?

  提起相对原子质量,大家都不陌生,相对原子质量的概念:以一个碳-12原子质量的1/12作为标准,其他原子的质量跟一个碳-12原子质量的1/12的比值,作为该原子的相对原子质量。引入这一概念的原因是,微观世界中,原子的绝对质量太小,如果用千克来表示,书写、运用和记忆都很不方便。

  那么,为什么要规定碳-12原子质量的1/12作为相对原子质量的标准而不是其他的原子呢?难道用碳-13的1/13或氧-16的1/16为标准不可以吗?

  我们了解一下什么是碳-12原子。碳原子有好几种,其中有一种碳原子,原子核中含6个质子和6个中子,加起来是12,所以把它称为碳-12。当然还有其他的,碳-13,含有7个中子和6个质子;碳-14,它含有8个中子和6个质子,中子数和质子数加起为14。同理,氧-16是指原子核中含8个质子和8个中子的氧原子,氧-17原子核中含8个质子和,9个中子的氧原子。

  相对原子质量标准是人为定义的。最初,“相对原子量”是以氧的原子质量1/16的为标准的。但是化学家是把氧的同位素(同位素是指具有相同质子数而中子数不同的一组元素)氧-16、氧-17、氧-18的混合物,即天然氧元素的数值定为16。而物理学家则是把氧的一种同位素即氧-16的数值定为16,两者很不一致。1959~1960年,国际纯粹与应用物理学联合会(IUPAP)和国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)取得一致协议后,结束了这种不一致局面。决定改用碳的同位素碳-12作为标准,把它的相对原子质量定为12,并以此为出发点,给出了“相对原子质量”的数值。并一致认为把碳-12的相对原子量作为测定其他元素相对原子量的新标准。将氧原子改为碳原子,没有特殊的含义,起初只是科学测定的方便。

  其实国际上之所以要选用碳-12而不用碳-14是因为当选用碳-12原子作标准时,其他原子的相对原子质量都接近整数,便于记忆与使用。后来,人们研究后发现,选用碳-12原子的质量的1/12作为相对原子质量的标准还有其他好处。

  (1)采用碳-12后,所有元素的相对原子质量都变动不大,仅比过去减少0.0043%;

  (2)碳-12原子在自然界的丰度比较稳定;

  (3)密度最小的氢的相对原子质量仍不小于1;

  (4)碳在自然界分布较广,它的化合物特别是有机化合物繁多;

  (5)碳能形成很多高质量的“分子”和氢化物,利于测定质谱;

  (6)碳-12很容易在质谱仪中测定,而用质谱仪测定相对原子质量是现代最准确的方法。

  来源:马博士教育

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