物质的量&质量究竟是不是一个概念？

出品：科普中国

建造：陈星

监制：中国科学院计较机收集信息中间

乍一听物质的量，还觉得是和质量有什么关系，是不是？其什物质的量和质量没什么直接的联系。

物质的量是国际单元制中7个根基物理量之一，其符号为n，单元为摩尔(mol)，简称摩。物质的量是暗示物质所含微粒数(N)（如：分子，原子等）与阿伏加德罗常数之比。

阿伏伽德罗常数的数值为0.012kg ??C（碳12）所含碳原子的个数，约为6.02×10??。它是把必然数量的微不雅粒子与可称量的宏不雅物质联系起来的一种物理量。这个物理量和单元在日常糊口中利用的不是很普遍，可是在化学尝试中却很常见。这里的碳12指的是这种碳原子包含六个质子，六个中子。之所以用这种碳原子是因为它很常见，并且它所包含的中子数和质子数相等，便于测量。

“摩尔”是在1974年10月，第14届国际计量年夜会决议增添的国际单元制（SI）的第七个根基单元。摩尔应用于计较微粒的数目、物质的质量、气体的体积、溶液的浓度、反映过程的热量转变等。

摩尔来历于拉丁文moles，原意为年夜量、聚积。这个单元其实是对特定命量的称号，比如我们日常平凡利用“一打”来特指十二个，“摩尔”特指的是6.02×10??个微粒的调集（这些微粒可所以原子，分子，离子等等）。国际上划定，1mol粒子集体所含的粒子数与0.012kg ??C（碳12）中所含的碳原子数不异，即1“摩尔”任何物质所包含的布局粒子的数量都等于0.012kg ??C（碳12)所包含的原子个数，约为6.0221367×10??个布局粒子。

原子（图片来历于收集）

“摩尔”这个单元是毗连微不雅和宏不雅的主要桥梁，它使化学尝试的计量变得简单。因为在尝试时，我们处置的都是宏不雅的物质，而现实化学反映倒是发生在微不雅的，是以利用“摩尔”就可以很便利地把两者联系起来。

那么为什么要用6.0221367×10??代表一摩尔，而不是1×10??或者1×1024呢？这里面其实是有些汗青渊源的。“摩尔”和“原子量”两个单元有着很紧密亲密的关系。我们下面先说一下原子量的概念。

原子量，也称原子质量或相对原子质量，符号ma，是某种原子的质量与碳-12原子质量的1/12（约1.66×10-27kg）的比值，单元为1。如许界说就可以使得元素表中的第一个元素——“氢”的原子量为1。可以看出，“原子量”的呈现是为了使科学家可以或许加倍简单地来暗示原子的质量，因为原子的质量很小，每次都用近似于1.66×10-27 kg如许的数值来暗示很不便利。

有了“原子量”这个单元之后，就可以很便利地暗示原子的质量了，可是如上所说，“原子量”这个单元很小，在现实的尝试中利用不便利。为了把常用的质量单元“克”和“原子量”联系关系起来，化学家们逐渐成长出了“克原子量（gram atomic weight）”这个概念。

“克原子量”是一个质量单元，它暗示的是一种特心猿意马的原子的质量在以“克”为单元时，数值刚好等于该原子的“原子量”。例如，碳12原子“克原子量”暗示的就是必然质量的碳12，因为碳12原子的原子量是12，是以碳12的“克原子量”就是12“克”。里面一共包含年夜约6.0221367×10??个碳12原子。再如，对于铁原子，它的“原子量”是56，是以铁的“克原子量”就是56“克”。

“克原子量”固然利用起来很便利，可是有时化学尝试中需要计量的并不是原子，而是分子或者离子。例如对于常见的氧分子，它是一个分子，包含两个氧原子，它的分子量是32，应该说它的“克分子量”是32“克”，而不该该说它的“克原子量”。

化学分子布局（图片来历于收集）

是以如许一来就会存在“克原子量”，“克分子量”和“克离子量”几种分歧的表述，可是这几种表述又很附近，可能会造当作现实应用上的混合，恰是因为如许，在上宿世纪70年月，科学家们决议用“摩尔”这个单元来暗示 “克原子量”，“克分子量”或者其他的“克量”。

是以“摩尔”这个单元可以算作是某种形式的同一，它统指的是特定命值的物质的布局粒子（原子、分子或者离子）的调集刚好等于该物质的“克原子量”或者“克分子量”，这个特定命值就是阿伏伽德罗常数，今朝最精确的值是6.022140857(74)×1023。

经由过程“摩尔”的界说其实可以发现，6.022×10??这个数字其实并不常用，它的呈现是因为某种物质的“克原子量”或者“克分子量”刚好是6.022×10??个原子或者分子的调集。因为任何纯净物质的6.022×10??个原子或者分子的调集都是该物质的“克原子量”或者“克分子量”，是以科学上把这个常数定名为阿伏伽德罗常数。

“摩尔”这个单元最主要的是1“摩尔”的某种物质（原子，分子，或者离子）的质量刚好等于以“克”为单元的该物质的原子量或者分子量。例如对于1“摩尔”的C2H6O（乙醇），它的分子量是46，那么它的质量大要就是46克，它大要包含6.022×10??个乙醇分子。

有了“摩尔”这个单元，就可以很便利地暗示原子，分子或者离子的数目了，因为1“摩尔”的任何纯净物都包含有年夜约6.022×10??个该物质的布局粒子（原子，分子，或者离子，视具体的研究对象而心猿意马）。

        “科普中国”是中国科协带同社会各方操纵信息化手段开展科学传布的科学权势巨子品牌。

本文由科普中国融合创作出品，转载请注明出处