相对原子质量

引入

原子质量极小，直接测量不现实。为了比较不同原子的质量，需要建立一个相对标准。相对原子质量用比值代替绝对质量，把原子质量的讨论转化为可操作的计算问题。

定义

某元素 1 个原子的平均质量与标准原子质量常量（1 u）的比值。

原子核的质子和中子几乎占原子总质量的全部，电子质量可忽略。因此，质量数可用来近似表示原子质量：

A = Z + N

同种元素因中子数不同可以分为多种核素（同位素），它们的原子质量不同。相对原子质量是按各核素在自然界中的丰度计算的加权平均值。

例如：氯元素有 $X_{35} X_{2}^{235} Cl$ 和 $X_{37} X_{2}^{237} Cl$ 两种主要同位素，丰度约为 75.8% 和 24.2%，因此氯的相对原子质量约为 35.5。

定义

1 道尔顿（1 u）表示一个碳-12 原子静止质量的 $\frac{1}{12}$ 。

碳-12 原子的静止质量约为 $1.9926 \times 1 0^{- 23} g$ ，因此：

1 u \approx 1.66 \times 1 0^{- 24} g

这个标准在 1961 年被国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）确定，统一了化学和物理中的原子质量标准。

定义

组成分子的所有原子的相对原子质量的总和。

计算方法：

M_{r} = \sum n_{i} \cdot A_{r} (i)

例如： $H X_{2} O$ 的相对分子质量 = $2 \times 1 + 16 = 18$ 。

相对原子质量的数值以 $^{12} C$ 为基准，而摩尔质量的定义在 2019 年国际单位制改革后直接由阿伏伽德罗常数给出。两者的数值在历史上长期相等，但定义已经分开：前者是相对比值，后者带单位 $g/mol$ 。这个变化见物质的量中的“2019 年的重新定义”。