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总结相对原子质量的定义和计算公式

定义

总结相对原子质量的定义和计算公式

相对原子质量(符号为 ( A_r ))是指一种元素在自然界中存在的所有同位素的平均原子质量与碳-12同位素原子质量的1/12的比值。它是一个无量纲的数值,用于表示原子质量的相对大小。

计算公式

1. 单个同位素的相对原子质量

若某同位素的原子质量为 ( m ),则其相对原子质量为:

[

A_r = frac{m}{frac{1}{12}

imes m_{

ext{碳-12}}}

]

其中 ( m_{

ext{碳-12}} ) 是碳-12原子的实际质量(约为 ( 1.9927

imes 10^{-26} ,

ext{kg} ))。

2. 元素的相对原子质量(考虑同位素丰度)

元素的相对原子质量是各天然同位素的相对原子质量按丰度加权的平均值:

[

A_r = sum left(

ext{同位素相对原子质量}

imes

ext{丰度百分比} right)

]

或更精确地:

[

A_r = frac{sum left( m_i

imes f_i right)}{frac{1}{12}

imes m_{

ext{碳-12}}}

]

其中 ( m_i ) 是第 ( i ) 种同位素的原子质量,( f_i ) 是其丰度百分比(需转换为小数)。

关键点

  • 基准:以碳-12原子质量的1/12为标准(即1原子质量单位,1 u ≈ ( 1.6605

    imes 10^{-27} ,

    ext{kg} ))。
  • 自然丰度:需考虑所有稳定同位素的存在比例。
  • 示例:氯的两种同位素(( ^{35}

    ext{Cl} ) 和 ( ^{37}

    ext{Cl} ))丰度分别为75%和25%,其相对原子质量计算为:
  • [

    A_r = 35

    imes 0.75 + 37

    imes 0.25 = 35.5

    ]

    注意:实际计算中可能使用同位素的精确质量而非质量数(如 ( ^{35}

    ext{Cl} ) 的实际质量为34.96885 u),但在简化模型中允许用质量数近似。