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1971年第十四屆國際計量大會關于摩爾的定義有如下兩段規(guī)定:"摩爾是一系統(tǒng)的物質的量,該系統(tǒng)中所包含的基本單元數與0.012kg碳-12的原子數目相等。""在使用摩爾時應予以指明基本單元,它可以是原子、分子、離子、電子及其他粒子,或是這些粒子的特定組合。"上兩段話應該看做是一個整體。0.012kg碳-12所包含的碳原子數目就是阿伏伽德羅常數(NA),實驗測得的近似數值為NA=6.021687126645×10²³。摩爾跟一般的單位不同,它有1個特點:

它計量的對象是微觀基本單元,如離子,而不能用于計量物質。

1mol它以阿伏加德羅數為計量單位,是個批量,不是以個數來計量分子、原子等微粒的數量。也可以用于計量微觀粒子的特定組合,例如,用摩爾計量硫酸的物質的量,即1mol硫酸含有6.02×10²³個硫酸分子。摩爾是化學上應用最廣的計量單位,如用于化學反應方程式的計算,溶液中的計算,溶液的配制及其稀釋,有關化學平衡的計算,氣體摩爾體積及熱化學中都離不開這個基本單位。

摩爾質量是物質的質量除以物質的量,單位是克每摩爾,摩爾體積是物質的體積除以物質的量,單位是立方米每摩爾。過去常用的克原子量、克分子量、克分子體積應廢除。

摩爾質量、摩爾體積是物質的量的導出量,應用時必須指明基本單元,對于同一物質規(guī)定的基本單元不同,摩爾質量、摩爾體積就不同。

雖然阿伏加德羅常數是一個很大的數值,但用摩爾作為物質的量的單位使用起來卻非常方便,它就像一座橋梁將微觀粒子同宏觀物質聯(lián)系在一起。

一種元素的相對原子質量是以C-12質量的1/12作為標準,其他元素的原子質量跟它相比較后所得到的。通過對物質的量概念的學習,我們又知道1molC-12的質量為0.012kg,即0.012kg是6.02×10²³個C-12的質量。利用1mol任何粒子集體中都含有相同數目的粒子這個關系,我們就可以推知1mol任何粒子的質量。例如,1個¹²C與1個H的質量比約為12∶1,因此,1mol¹²C與1molH的質量比也約為12∶1。由于1mol¹²C的質量為0.012kg,所以,1molH的質量也就為0.001kg。

對于原子來說,1mol任何原子的質量都是以克為單位,在數值上等于該種原子的相對原子質量。例如, O的相對原子質量為16,1molO的質量為16g; Na的相對原子質量為23,1molNa的質量為23g。

對于分子來說,1mol任何分子的質量都是以克為單位,在數值上等于該種分子的相對分子質量(式量)。例如,O₂的相對分子質量為32,1molO₂的質量為32g; NaCl的相對分子質量為58.5,1mol NaCl的質量為58.5g。

離子是原子得到或失去電子而生成的。由于電子的質量很小,因此,原子在得到或失去電子后的質量仍然近似等于原子的質量。所以,對簡單離子來講,1mol任何離子的質量都是以克為單位,在數值上等于形成該種離子的原子的相對原子質量。例如,可以推知:Na⁺的相對原子質量為23,1mol Na⁺的質量為23g; Clˉ的相對原子質量為35.5,1mol Clˉ的質量為35.5g。

對于較復雜的離子,如原子團來說,1mol任何原子團的質量都是以克為單位,在數值上等于構成該原子團的原子的相對原子質量之和。例如, SO₄²ˉ的相對原子質量之和為96,1mol SO₄²ˉ的質量為96g;

NH₄⁺的相對原子質量之和為18,1mol NH₄⁺的質量為18g。

通過上述分析,我們不難看出,當單位為克時,1mol任何粒子或物質的質量在數值上都與該粒子相對原子質量或相對分子質量相等。我們將單位物質的量的物質所具有的質量叫做摩爾質量。也就是說,物質的摩爾質量是該物質的質量與該物質的物質的量之比。摩爾質量的符號為M,常用的單位為g*mol或kg*mol①。

對于上面所舉例子來說,它們的摩爾質量分別為:

O的摩爾質量為16g/mol;

Na的摩爾質量為23g/mol;

O₂的摩爾質量為32g/mol;

NaCl的摩爾質量為58.5g/mol;

Na⁺的摩爾質量為23g/mol;

Cl的摩爾質量為35.5g/mol;

SO₄的摩爾質量為96g/mol;

NH₄的摩爾質量為18g/mol。

同理:C-12的摩爾質量為12g/mol

物質的量(n)、物質的質量(m)和物質的摩爾質量(M)之間存在著下式所表示的關系:

n =m/M

標號 名稱 符號 相對原子質量

1 氫 H 1.007 94(7

2 氦 He 4.002 602(2

3 鋰 Li 6.941(2

4 鈹 Be 9.012 182(3

5 硼 B 10.811(7

6 碳 C 12.017(8

7 氮 N 14.006 7(2

8 氧 O 15.999 4(3

9 氟 F 18.998 403 2(5

10 氖 Ne 20.179 7(6

11 鈉 Na 22.989 769 28(2

12 鎂 Mg 24.305 0(6

13 鋁 Al 26.981 538 6(8

14 硅 Si 28.085 5(3

15 磷 P 30.973 762(2

16 硫 S 32.065(5

17 氯 Cl 35.453(2

18 氬 Ar 39.948(1

19 鉀 K 39.098 3(1

20 鈣 Ca 40.078(4

21 鈧 Sc 44.955 912(6

22 鈦 Ti 47.867(1

23 釩 V 50.941 5(1

24 鉻 Cr 51.996 1(6

25 錳 Mn 54.938 045(5

26 鐵 Fe 55.845(2

27 鈷 Co 58.933 195(5

28 鎳 Ni 58.693 4(2

29 銅 Cu 63.546(3

30 鋅 Zn 65.409(4

31 鎵 Ga 69.723(1

32 鍺 Ge 72.64(1

33 砷 As 74.921 60(2

34 硒 Se 78.96(3

35 溴 Br 79.904(1

36 氪 Kr 83.798(2

37 銣 Rb 85.467 8(3

38 鍶 Sr 87.62(1

39 釔 Y 88.905 85(2

40 鋯 Zr 91.224(2)

41 鈮 Nb 92.906 38(2

42 鉬 Mo 95.94(2

43 锝 Tc 97.9072(4

44 釕 Ru 101.07(2

45 銠 Rh 102.905 50(2

46 鈀 Pd 106.42(1

47 銀 Ag 107.868 2(2

48 鎘 Cd 112.411(8

49 銦 In 114.818(3

50 錫 Sn 118.710(7

51 銻 Sb 121.760(1

52 碲 Te 127.60(3

53 碘 I 126.904 47(3

54 氙 Xe 131.293(6

55 銫 Cs 132.905 451 9(2

56 鋇 Ba 137.327(7

57 鑭 La 138.905 47(7

58 鈰 Ce 140.116(1

59 鐠 Pr 140.907 65(2

60 釹 Nd 144.242(3

61 钷 Pm 144.9(2

62 釤 Sm 150.36(2

63 銪 Eu 151.964(1

64 釓 Gd 157.25(3

65 鋱 Tb 158.925 35(2

66 鏑 Dy 162.500(1

67 鈥 Ho 164.930 32(2

68 鉺 Er 167.259(3

69 銩 Tm 168.934 21(2

70 鐿 Yb 173.04(3

71 镥 Lu 174.967(1

72 鉿 Hf 178.49(2

73 鉭 Ta 180.947 88(2

74 鎢 W 183.84(1

75 錸 Re 186.207(1

76 鋨 Os 190.23(3

77 銥 Ir 192.217(3

78 鉑 Pt 195.084(9

79 金 Au 196.966 569(4

80 汞 Hg 200.59(2

81 鉈 Tl 204.383 3(2

82 鉛 Pb 207.2(1

83 鉍 Bi 208.980 40(1)

84 釙 Po [208.982 4]

85 砹 At [209.987 1]

86 氡 Rn [222.017 6]

87 鈁 Fr [223.0197]

88 鐳 Re [226.0245]

89 錒 Ac [227.0277]

90 釷 Th 232.038 06(2)

91 鏷 Pa 231.035 88(2)

92 鈾 U 238.028 91(3)

93 镎 Np 238.8486

94 钚 PU 242.8798

95 镅 Am 244.8594

96 鋦 Cm 246.911

97 锫 Bk 248.9266

98 锎 Cf 252.9578

99 锿 Es 253.9656

100 鐨 Fm 259.0046

101 鍆 Md 260.0124

102 锘 No 261.0202

103 鐒 Lr 264.0436

(注*的是人造元素)

104 钅盧* Rf 269.0826

105 钅杜* Db 270.0904

106 钅喜* Sg 273.1138

107 钅波* Bh 274.1216

108 钅黑* Hs 272.106

109 钅麥* Mt 278.1528

110 鐽* Ds 283.1918

111 錀* Rg 282.184

112 鎶* Cn 287.223

113 鉨Nh 286.2152

114鈇 Fl 291.1964

115 暫無 Uup 290.1888

116鉝 Lv 295.2268

117 暫無 Uus 293.2116

118 暫無 Uuo 299.2572

①因為原子是由中子,質子,電子構成,所以原子的質量=核內中子質量+核內質子質量(電子的質量過小,可忽略。)由資料可知1個中子的質量為1.6749×10⁻²⁷kg,1個質子的質量為1.6726×10⁻²⁷kg。

即,Na的質量為12個中子×1.6749×10⁻²⁷kg+11個質子×1.6726×10⁻²⁷kg。

②碳原子質量的1/12;指的是含有6個質子和6個中子的碳原子,它的質量的1/12。(等于1.66×10⁻²⁷kg)

即,(6個質子×1.6726×10⁻²⁷kg+6個中子×1.6749×10⁻²⁷kg)×(1/12)=1.66×10⁻²⁷kg。

③因為原子質量數過小,書寫不便,所以,以碳原子質量的1/12為標準,與其它原子的質量跟它(碳原子質量的1/12)相比所得到的值,叫相對原子質量。

即,某原子的相對原子質量=(1.6749×10⁻²⁷kg×中子數+1.6726×10⁻²⁷kg×質子數)÷(1.66×10⁻²⁷kg)

④按事實算1molNa的質量的過程應為,(11×1.6726×10⁻²⁷kg+12×1.6749×10⁻²⁷kg)×(6.02×10²³個)=23g。因為1÷(1.66×10⁻²⁷)*1000=6.02×10²³,所以可在相對原子質量后面加上g/mol,也會等于實際的質量。

摩爾質量與相對原子質量、相對分子質量的關系

1、區(qū)別:摩爾質量是由物質質量除以物質的量得到的,單位是g/mol;物質的相對原子質量或相對分子質量,是以C12原子質量的1/12為標準,其他原子或分子的質量與它相比較而得到的。

2、聯(lián)系:摩爾質量以g/mol為單位時,在數值上等于該物質的相對原子質量或相對分子質量。即:1mol

物質的摩爾質量,該物質的相對分子(原子)質量三者數值相等,單位各不相同。