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1971年第十四屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)關(guān)于摩爾的定義有如下兩段規(guī)定:"摩爾是一系統(tǒng)的物質(zhì)的量,該系統(tǒng)中所包含的基本單元數(shù)與0.012kg碳-12的原子數(shù)目相等。""在使用摩爾時(shí)應(yīng)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(yīng)該看做是一個(gè)整體。0.012kg碳-12所包含的碳原子數(shù)目就是阿伏伽德羅常數(shù)(NA),實(shí)驗(yàn)測(cè)得的近似數(shù)值為NA=6.021687126645×10²³。摩爾跟一般的單位不同,它有1個(gè)特點(diǎn):

它計(jì)量的對(duì)象是微觀基本單元,如離子,而不能用于計(jì)量物質(zhì)。

1mol它以阿伏加德羅數(shù)為計(jì)量單位,是個(gè)批量,不是以個(gè)數(shù)來計(jì)量分子、原子等微粒的數(shù)量。也可以用于計(jì)量微觀粒子的特定組合,例如,用摩爾計(jì)量硫酸的物質(zhì)的量,即1mol硫酸含有6.02×10²³個(gè)硫酸分子。摩爾是化學(xué)上應(yīng)用最廣的計(jì)量單位,如用于化學(xué)反應(yīng)方程式的計(jì)算,溶液中的計(jì)算,溶液的配制及其稀釋,有關(guān)化學(xué)平衡的計(jì)算,氣體摩爾體積及熱化學(xué)中都離不開這個(gè)基本單位。

摩爾質(zhì)量是物質(zhì)的質(zhì)量除以物質(zhì)的量,單位是克每摩爾,摩爾體積是物質(zhì)的體積除以物質(zhì)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(yīng)廢除。

摩爾質(zhì)量、摩爾體積是物質(zhì)的量的導(dǎo)出量,應(yīng)用時(shí)必須指明基本單元,對(duì)于同一物質(zhì)規(guī)定的基本單元不同,摩爾質(zhì)量、摩爾體積就不同。

雖然阿伏加德羅常數(shù)是一個(gè)很大的數(shù)值,但用摩爾作為物質(zhì)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(zhì)聯(lián)系在一起。

一種元素的相對(duì)原子質(zhì)量是以C-12質(zhì)量的1/12作為標(biāo)準(zhǔn),其他元素的原子質(zhì)量跟它相比較后所得到的。通過對(duì)物質(zhì)的量概念的學(xué)習(xí),我們又知道1molC-12的質(zhì)量為0.012kg,即0.012kg是6.02×10²³個(gè)C-12的質(zhì)量。利用1mol任何粒子集體中都含有相同數(shù)目的粒子這個(gè)關(guān)系,我們就可以推知1mol任何粒子的質(zhì)量。例如,1個(gè)¹²C與1個(gè)H的質(zhì)量比約為12∶1,因此,1mol¹²C與1molH的質(zhì)量比也約為12∶1。由于1mol¹²C的質(zhì)量為0.012kg,所以,1molH的質(zhì)量也就為0.001kg。

對(duì)于原子來說,1mol任何原子的質(zhì)量都是以克為單位,在數(shù)值上等于該種原子的相對(duì)原子質(zhì)量。例如, O的相對(duì)原子質(zhì)量為16,1molO的質(zhì)量為16g; Na的相對(duì)原子質(zhì)量為23,1molNa的質(zhì)量為23g。

對(duì)于分子來說,1mol任何分子的質(zhì)量都是以克為單位,在數(shù)值上等于該種分子的相對(duì)分子質(zhì)量(式量)。例如,O₂的相對(duì)分子質(zhì)量為32,1molO₂的質(zhì)量為32g; NaCl的相對(duì)分子質(zhì)量為58.5,1mol NaCl的質(zhì)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(zhì)量很小,因此,原子在得到或失去電子后的質(zhì)量仍然近似等于原子的質(zhì)量。所以,對(duì)簡(jiǎn)單離子來講,1mol任何離子的質(zhì)量都是以克為單位,在數(shù)值上等于形成該種離子的原子的相對(duì)原子質(zhì)量。例如,可以推知:Na⁺的相對(duì)原子質(zhì)量為23,1mol Na⁺的質(zhì)量為23g; Clˉ的相對(duì)原子質(zhì)量為35.5,1mol Clˉ的質(zhì)量為35.5g。

對(duì)于較復(fù)雜的離子,如原子團(tuán)來說,1mol任何原子團(tuán)的質(zhì)量都是以克為單位,在數(shù)值上等于構(gòu)成該原子團(tuán)的原子的相對(duì)原子質(zhì)量之和。例如, SO₄²ˉ的相對(duì)原子質(zhì)量之和為96,1mol SO₄²ˉ的質(zhì)量為96g;

NH₄⁺的相對(duì)原子質(zhì)量之和為18,1mol NH₄⁺的質(zhì)量為18g。

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

對(duì)于上面所舉例子來說,它們的摩爾質(zhì)量分別為:

O的摩爾質(zhì)量為16g/mol;

Na的摩爾質(zhì)量為23g/mol;

O₂的摩爾質(zhì)量為32g/mol;

NaCl的摩爾質(zhì)量為58.5g/mol;

Na⁺的摩爾質(zhì)量為23g/mol;

Cl的摩爾質(zhì)量為35.5g/mol;

SO₄的摩爾質(zhì)量為96g/mol;

NH₄的摩爾質(zhì)量為18g/mol。

同理:C-12的摩爾質(zhì)量為12g/mol

物質(zhì)的量(n)、物質(zhì)的質(zhì)量(m)和物質(zhì)的摩爾質(zhì)量(M)之間存在著下式所表示的關(guān)系:

n =m/M

標(biāo)號(hào) 名稱 符號(hào) 相對(duì)原子質(zhì)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?yàn)樵�子是由中�?質(zhì)子,電子構(gòu)成,所以原子的質(zhì)量=核內(nèi)中子質(zhì)量+核內(nèi)質(zhì)子質(zhì)量(電子的質(zhì)量過小,可忽略。)由資料可知1個(gè)中子的質(zhì)量為1.6749×10⁻²⁷kg,1個(gè)質(zhì)子的質(zhì)量為1.6726×10⁻²⁷kg。

即,Na的質(zhì)量為12個(gè)中子×1.6749×10⁻²⁷kg+11個(gè)質(zhì)子×1.6726×10⁻²⁷kg。

②碳原子質(zhì)量的1/12;指的是含有6個(gè)質(zhì)子和6個(gè)中子的碳原子,它的質(zhì)量的1/12。(等于1.66×10⁻²⁷kg)

即,(6個(gè)質(zhì)子×1.6726×10⁻²⁷kg+6個(gè)中子×1.6749×10⁻²⁷kg)×(1/12)=1.66×10⁻²⁷kg。

③因?yàn)樵�子質(zhì)量數(shù)過小,書寫不便,所以,以碳原子質(zhì)量的1/12為標(biāo)準(zhǔn),與其它原子的質(zhì)量跟它(碳原子質(zhì)量的1/12)相比所得到的值,叫相對(duì)原子質(zhì)量。

即,某原子的相對(duì)原子質(zhì)量=(1.6749×10⁻²⁷kg×中子數(shù)+1.6726×10⁻²⁷kg×質(zhì)子數(shù))÷(1.66×10⁻²⁷kg)

④按事實(shí)算1molNa的質(zhì)量的過程應(yīng)為,(11×1.6726×10⁻²⁷kg+12×1.6749×10⁻²⁷kg)×(6.02×10²³個(gè))=23g。因?yàn)?÷(1.66×10⁻²⁷)*1000=6.02×10²³,所以可在相對(duì)原子質(zhì)量后面加上g/mol,也會(huì)等于實(shí)際的質(zhì)量。

摩爾質(zhì)量與相對(duì)原子質(zhì)量、相對(duì)分子質(zhì)量的關(guān)系

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

2、聯(lián)系:摩爾質(zhì)量以g/mol為單位時(shí),在數(shù)值上等于該物質(zhì)的相對(duì)原子質(zhì)量或相對(duì)分子質(zhì)量。即:1mol

物質(zhì)的摩爾質(zhì)量,該物質(zhì)的相對(duì)分子(原子)質(zhì)量三者數(shù)值相等,單位各不相同。