2009年12月4日 星期五

原子量Atomic Masses

化學原理啟迪20

1.           每個元素的質量,都寫在元素週期表裡面,位於元素符號的下方。表上的數值實際上是「質量mass」,但是有時候被稱為每個元素的「原子重量atomic weight」。

2.           看元素週期表,你可能會預期「碳C」的原子量是「12」,因為我們說過,原子量系統的比較標準是「原子量定義為12的碳/12C」。但是,週期表上的碳原子量是12.01,因為地球上的碳混合著各種「同位素isotpoes 12C13C14C

3.           這三種「同位素」碳,都有6個質子,但各自有6個、7個、8個中子。因為自然界的碳是各種「同位素」的混合物,所以我們所用的碳的原子量,是各種碳同位素的「平均值average value」。

4.           原子量「平均質」是按照比例「除」出來的。化學家知道自然界的碳,98.89%是12C1.11%是13C。自然界14C的含量太少,可以忽略不列入計算。

5.           1212C」的原子量是12amu,碳1313C」的原子量是13.003355amu,按照比例就可以算出自然界碳的平均原子量:

12amu × 98.89 + 13.0034 × 1.11%=12.01amu

這個平均值,稱為「碳」的原子重量atomic weight

6.           雖然自然界沒有一個碳的原子量是12.01,為了化學計算方便,我們會把碳想成由「一種」原子量是12.01的碳所組成。這樣一來,我們就可以對一個「碳」樣本秤重,然後計算出它們的數量。

7.           讓我們用一個非化學的例子思考。如果每一個軟糖豆的平均重量是3公克,抓一大把軟糖豆,加減調整到3000公克一包,比數1000顆軟糖豆,累積到3000公克,容易得多。

8.           事實上,沒有一個軟糖豆的重量是精準的3公克,每個軟糖豆大小有點不同,但是平均重量是3公克。

9.           用同樣的原則來計算原子數量。自然界的碳,平均重量是每個原子12.01amu原子量,要得到1000個原子,將需要12,010原子量的碳,這裡面包含12C13C

10.       跟「碳」一樣,週期表上的所有元素的原子量,都是它們在自然界的各種同位素,依比例相加,再平均分配的結果。

11.       例如,「氫H」的原子量1.008,是自然界的「氫」的平均原子量,自然的「氫」包括1H2H(有1個質子和1個中子)。實際上,沒有一個氫原子的質量是1.008

12.       除了用來判斷每個原子的精確重量,質譜儀可用來分辨一種自然元素,是由哪些同位素所組成。

13.       例如,當我們把自然界的「氖氣」注入質譜儀,最後檢測結果,出現幾個山峰形狀的訊號,訊號座落的表格,橫排是質量數值,直行是相對原子數量。

14.       山峰訊號所在的質量數,代表每種同位素的質量,山峰訊號佔領的區域,代表它們在氖氣中所佔的比例。

15.       氖氣的質譜儀訊號顯示,有三種同位素20/10Ne21/10Ne22/10Ne。(注:元素符號Ne之前的數字,分別代表:原子量/質子數)(摘錄Steven S. Zumdahl 的《化學原理Chemical Principles)

徐弘毅:

1.           元素的質量,是自然界的同位素的平均值。人類,若沒有受教育,就是父親文化與母親文化的混合體。

2.           一個受教育的人,如果受訓的時間很長,他的心靈、品格與身體,深深地被知識所牽動,那麼,他成為了家族與大師學術理論的改良品種。如果他有二個專長,那麼,他又成為二個專業領域大師的混血兒。

3.           歌德:我從父親身上,繼承到魁梧的體格與勤奮的生活方式;從母親身上,繼承到活潑的個性與享受幻想的樂趣;前代的祖先爺爺們,一定喜歡美女,這個特點也經常在我身上表現出來;前代的祖先奶奶們,一定喜歡美麗的裝飾品,這個特點也經常在我的血液中躍躍欲出。當無法從所有祖先的化合物中,取出一個元素時,就在所有的人物中形成了一個「異數」。

4.           我們自己的遭遇,有時由上帝操縱,有時由惡魔操縱,而重疊了無數的錯誤。但是,實際上,由善與惡二個不同世界誕生的我們,本身就是一個謎。

5.           我的內心裡,唉!住了二個靈魂,這二個靈魂都想離開對方。一個燃燒著激烈的欲望,纏繞著官能,緊緊地抱住現代不放;另一個則盡可能地遁離塵世,追隨著志節高尚的先聖先賢的靈魂。

6.           人類,並不是完全照著先天與生俱來的稟賦生活著,還必須經過後天的栽培,才能繼續地生存

7.           只有靠著努力不懈,才能拯救我們自己

8.           身分的高低,一點都不重要。重要的是,人必須經常接受「理性邏輯」的洗禮。

9.           人類,並不只是為了解決世界各種不同的問題而生,實際上,首先必須先找出問題的起源,然後停留在有把握的空間裡,繼續生存下去

10.       自然的每個作品,都有其特性。自然的每一種現象,都有獨立的概念,但是這些各自獨立的東西,卻能完成一個整體的生態或事物。

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