物質的量&質量究竟是不是一個概念？

出品：科普中國

建造：陳星

監制：中國科學院計較機收集信息中間

乍一聽物質的量，還覺得是和質量有什么關系，是不是？其什物質的量和質量沒什么直接的聯系。

物質的量是國際單元制中7個根基物理量之一，其符號為n，單元為摩爾(mol)，簡稱摩。物質的量是暗示物質所含微粒數(N)（如：分子，原子等）與阿伏加德羅常數之比。

阿伏伽德羅常數的數值為0.012kg ??C（碳12）所含碳原子的個數，約為6.02×10??。它是把必然數量的微不雅粒子與可稱量的宏不雅物質聯系起來的一種物理量。這個物理量和單元在日常糊口中利用的不是很普遍，可是在化學嘗試中卻很常見。這里的碳12指的是這種碳原子包含六個質子，六個中子。之所以用這種碳原子是因為它很常見，并且它所包含的中子數和質子數相等，便于測量。

“摩爾”是在1974年10月，第14屆國際計量年夜會決議增添的國際單元制（SI）的第七個根基單元。摩爾應用于計較微粒的數目、物質的質量、氣體的體積、溶液的濃度、反映過程的熱量轉變等。

摩爾來歷于拉丁文moles，原意為年夜量、聚積。這個單元其實是對特定命量的稱號，比如我們日常平凡利用“一打”來特指十二個，“摩爾”特指的是6.02×10??個微粒的調集（這些微粒可所以原子，分子，離子等等）。國際上劃定，1mol粒子集體所含的粒子數與0.012kg ??C（碳12）中所含的碳原子數不異，即1“摩爾”任何物質所包含的布局粒子的數量都等于0.012kg ??C（碳12)所包含的原子個數，約為6.0221367×10??個布局粒子。

原子（圖片來歷于收集）

“摩爾”這個單元是毗連微不雅和宏不雅的主要橋梁，它使化學嘗試的計量變得簡單。因為在嘗試時，我們處置的都是宏不雅的物質，而現實化學反映倒是發生在微不雅的，是以利用“摩爾”就可以很便利地把兩者聯系起來。

那么為什么要用6.0221367×10??代表一摩爾，而不是1×10??或者1×1024呢？這里面其實是有些汗青淵源的。“摩爾”和“原子量”兩個單元有著很緊密親密的關系。我們下面先說一下原子量的概念。

原子量，也稱原子質量或相對原子質量，符號ma，是某種原子的質量與碳-12原子質量的1/12（約1.66×10-27kg）的比值，單元為1。如許界說就可以使得元素表中的第一個元素——“氫”的原子量為1。可以看出，“原子量”的呈現是為了使科學家可以或許加倍簡單地來暗示原子的質量，因為原子的質量很小，每次都用近似于1.66×10-27 kg如許的數值來暗示很不便利。

有了“原子量”這個單元之后，就可以很便利地暗示原子的質量了，可是如上所說，“原子量”這個單元很小，在現實的嘗試中利用不便利。為了把常用的質量單元“克”和“原子量”聯系關系起來，化學家們逐漸成長出了“克原子量（gram atomic weight）”這個概念。

“克原子量”是一個質量單元，它暗示的是一種特心猿意馬的原子的質量在以“克”為單元時，數值剛好等于該原子的“原子量”。例如，碳12原子“克原子量”暗示的就是必然質量的碳12，因為碳12原子的原子量是12，是以碳12的“克原子量”就是12“克”。里面一共包含年夜約6.0221367×10??個碳12原子。再如，對于鐵原子，它的“原子量”是56，是以鐵的“克原子量”就是56“克”。

“克原子量”固然利用起來很便利，可是有時化學嘗試中需要計量的并不是原子，而是分子或者離子。例如對于常見的氧分子，它是一個分子，包含兩個氧原子，它的分子量是32，應該說它的“克分子量”是32“克”，而不該該說它的“克原子量”。

化學分子布局（圖片來歷于收集）

是以如許一來就會存在“克原子量”，“克分子量”和“克離子量”幾種分歧的表述，可是這幾種表述又很附近，可能會造當作現實應用上的混合，恰是因為如許，在上宿世紀70年月，科學家們決議用“摩爾”這個單元來暗示 “克原子量”，“克分子量”或者其他的“克量”。

是以“摩爾”這個單元可以算作是某種形式的同一，它統指的是特定命值的物質的布局粒子（原子、分子或者離子）的調集剛好等于該物質的“克原子量”或者“克分子量”，這個特定命值就是阿伏伽德羅常數，今朝最精確的值是6.022140857(74)×1023。

經由過程“摩爾”的界說其實可以發現，6.022×10??這個數字其實并不常用，它的呈現是因為某種物質的“克原子量”或者“克分子量”剛好是6.022×10??個原子或者分子的調集。因為任何純凈物質的6.022×10??個原子或者分子的調集都是該物質的“克原子量”或者“克分子量”，是以科學上把這個常數定名為阿伏伽德羅常數。

“摩爾”這個單元最主要的是1“摩爾”的某種物質（原子，分子，或者離子）的質量剛好等于以“克”為單元的該物質的原子量或者分子量。例如對于1“摩爾”的C2H6O（乙醇），它的分子量是46，那么它的質量大要就是46克，它大要包含6.022×10??個乙醇分子。

有了“摩爾”這個單元，就可以很便利地暗示原子，分子或者離子的數目了，因為1“摩爾”的任何純凈物都包含有年夜約6.022×10??個該物質的布局粒子（原子，分子，或者離子，視具體的研究對象而心猿意馬）。

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