1.2.3 相对原子质量

原子的质量太小，以至于不方便使用常见的质量单位如g，kg进行计算。为了简化，我们可以使用相对原子质量（A_r）（Relative atomic mass）进行计算。

原子的相对原子质量被定义为其质量与C-12原子的质量的1/12的比值，即规定C-12原子的相对原子质量为12。而元素的相对原子质量为其所有原子的相对原子质量的平均。下面列出一些常见的元素的相对原子质量。

| 原子序数 | 元素名 | 符号 | 相对原子质量 |
|------|-----|----|--------|
| 1    | 氢   | H  | 1.008  |
| 4    | 铍   | Be | 9.012  |
| 6    | 碳   | C  | 12.011 |
| 7    | 氮   | N  | 14.007 |
| 8    | 氧   | O  | 15.999 |
| 11   | 钠   | Na | 22.990 |
| 12   | 镁   | Mg | 24.305 |
| 17   | 氯   | Cl | 35.45  |
| 26   | 铁   | Fe | 55.845 |
| 53   | 碘   | I  | 126.90 |

氢元素的3种常见同位素，氕（H-1），氘（H-2），氚（H-3），其相对原子质量分别为1.0078，2.0141，3.0160。自然界中，氕原子的数量占总氢原子的数量的99.9855%（即氕的同位素丰度），氘为0.0145%，氚极为微量，可忽略不计。对这三种原子的质量做加权平均，即得到氢原子的相对原子质量：1.008。

(1.0078×99.9855%)+(2.0141×0.0145%)+(3.0160×0.0%)≈1.0080

• 思考1：稳定的氧原子有3种：O-16，O-17，和O-18。其相对原子质量分别为15.9949，16.9991，17.9992，其丰度分别为99.757%，0.038%，0.205%[1]。请用这些数据计算氧元素的相对原子质量。

由于质子与中子的质量接近，而电子的质量很轻，原子的相对原子质量约等于原子的质量数。一个含有11个质子和12个中子的原子（Na-23）的相对原子质量为22.990，与23很接近。

• 思考2（超纲警告）：碳-12原子含有质子，中子，电子各6个，其相对原子质量为12。氘原子（H-2原子）含有质子，中子，电子各1个，为什么氘原子的相对原子质量不是2整？氧-16原子含有质子，中子，电子各8个，为什么氧-16的相对原子质量不是16整？

12克C-12含有的粒子数大约为6.022 × 10²³ 个，定义此数值为阿伏伽德罗常数，符号为N_A。化学中常用“物质的量”（n）（Amount of substance）来描述粒子的数量：当某一块/杯/瓶物质含有N_A个粒子时，其物质的量n为1摩尔（mol）。

n（物质的量）=N（粒子的个数）/N_A

m（质量）=n（物质的量）×A_r（物质的相对原子质量）

举个例子，假如一块钠含有10N_A（即6.022 × 10²⁴）个钠原子，其物质的量为10mol。其质量为22.990×10=229.90g。

• 思考3：阿伏伽德罗常数的单位是什么？

• 思考4：48.61g的镁条的物质的量是多少？其大约含有多少镁原子？

对本节内容有贡献的科学家包括：

道尔顿：提出相对原子质量

阿伏伽德罗，佩兰：研究物质的量

理查兹：精确测量超过50种元素的相对原子质量（1914年诺贝尔化学奖）