1-3 原子量與分子量 原子的體積與質量皆非常微小，很難直接測量。但在化學反應中，原子質量的測定非常重要，科學家於是提出相對原子量的概念；原子量的概念確定之後，分子量也不難決定。 1-3.1 原子量 1-3.2 分子量 1-3.3 莫 耳

1-3 原子量與分子量 學習目標： 了解原子量的意義、標準及平均原 子量的概念。 了解分子量的意義及利用原子量算 出分子量的方法。 1-3 原子量與分子量 學習目標： 了解原子量的意義、標準及平均原 子量的概念。 了解分子量的意義及利用原子量算 出分子量的方法。 了解莫耳及亞佛加厥數的意義，及 其簡單的計算。

1-3.1 原子量 原子量是指原子間的相對質量 科學家先以某一原子為基準，定出其原子量，再取相同數目的他種原子，將其質量與該標準原子之質量比較，即可求出該原子之原子量，即：

amu(atomic mass unit) 稱為 。 1amu＝ 。 實例：16O的原子量： 12C⇒12amu 原子量的標準：. 1961年，IUPAC： 。 amu(atomic mass unit) 稱為 。 1amu＝ 。 實例：16O的原子量： 12C⇒12amu 原子質量單位 1 個 12C 原子質量的1/12 等數量的16O原子之質量為12C的 倍

因各元素皆存在不等比率之同位素，因此週期表中碳的原子量為平均原子量。

平均原子量( )的求法： 碳的平均原子量為 12.0000amu × 98.892% +13.0034amu × 1.108% 平均原子量( )的求法： A1、A2、…為該元素各種同位素的原子量 X1、X2、…為各同位素相對存量的百分率 碳的平均原子量為 12.0000amu × 98.892% +13.0034amu × 1.108% =12.0111amu

一些元素的同位素質量及其相對存量

範例 1-4 鉀在自然界中有三種同位素，其原子量及存量百分率如下表。計算鉀元素的平均原子量到小數點後第 2 位。

範例 1-4 解答： 平均原子量的計算： 鉀的原子量 ＝38.96amu × 93.258％ + 39.96amu × 0.012％ + 40.96amu × 6.73％ ＝39.09 amu

練習題 1-4 哈雷慧星上，碳的兩種同位素 12C 和 13C 的原子個數比為 65：1，而地球上 12C 和13C 的原子個數比為 99：1。已知地球上碳元素的平均原子量為 12.011，求哈雷慧星上的碳元素之平均原子量為何？ (A)12.000 (B)12.009 (C)12.015 (D)12.980

1-3.2 分子量 分子是由原子組成，故分子量即為分子中各原子 量的總和。 例1：水(H2O)的分子量 ＝1.008amu×2+16.00amu＝18.02amu 例2：天然氣中主要成分－甲烷(CH4)的分子量 ＝12.01amu+4×1.008amu＝16.04amu IUPAC：原子量與分子量的單位為amu 習慣上不列出單位，故甲烷的分子量可表示為16.04

1-3.3 莫耳 生活中所接觸的物質，其所含之粒子數量均極為龐大，於是科學家訂定一個數量單位 —莫耳(mole)，以方便計量。 1莫耳為 12 克 12C 所含的原子個數， 其值為 6.02×1023。 此數值稱為亞佛加厥數(NA)。 任何物質含有 6.02×1023 個粒子均稱為 1 莫耳 1莫耳物質所具有的質量⇒ 。 莫耳質量 12C ⇒12克 Fe ⇒55.85克 CH4 ⇒16.04克

1莫耳的各種物質 He C12H22O11 NaCl C Cu

1amu＝？克 ★ 12C 的原子量為 12 amu ★ 12C 的莫耳質量為 12 克 12 amu × 6.02×1023 ＝12 克

莫耳是化學計量上的重要單位，利用分子量或原子量及亞佛加厥數這兩個概念，可以求出物質的莫耳數，進而換算成所求的量，關係圖如下：

範例 1-5 求下列物質的莫耳數。 (1) 9.01克水 (2) 6.02×1022個鎂原子 解答：

練習題 1-5 3.01×1022個某化合物分子的質量為2.30克，求此化合物 1分子的質量為若干amu？其莫耳質量為若干克？ 解答： 設該化合物的莫耳質量為 X克 X=46 1 分子的質量＝ 46 amu

閱讀焦點：亞佛加厥數(NA)的測定 一、電化學測定法： 法拉第電解定律： 電解任何帶一單位正電荷的金屬陽離子，生成 1 莫耳金屬原子所需的電量為 96500 庫侖，稱為 1 法拉第(即1F)，而 1 法拉第即為 1 莫耳電子所帶電量，1 F＝96500庫侖＝NA × e。(e為基本電荷) 密立坎油滴實驗： 測得 e 值為1.602×10－19 庫侖/電子。 由1、2可得：

二、放射性元素衰變法(拉塞福與羅以茲)： 利用蓋格計數器計算出某一鐳試樣每秒放射出 α 粒子1.06 × 1011 個。 α 粒子可擷取空氣中的電子，而變為氦原子，將此 一試樣放射出的 α 粒子收集一年得 2.20 × 10－2 毫 克氦氣(He原子量4.003)。 鐳試樣一年放射出的 α 粒子數目＝ 1個氦原子的質量＝ NA＝ 1.06 × 1011 × 86400 × 365＝3.343 × 1018(個)

三、結晶學法： 以X光繞射儀測定單晶時，由所獲得的數據，亦可求 得 NA 值。 單元體的邊長為 5.628 Å；單元體中共含有 4 個氯離 子及 4 個鈉離子；氯化鈉的密度為 2.165 克/毫升。 以氯化鈉晶體為例，實驗獲得以下數據： ★計算如下： (1)氯化鈉的分子量為 58.44 克/莫耳，故氯化鈉晶體 之莫耳體積＝(58.44/2.165)＝27.00(毫升/莫耳) (2) 1個氯化鈉所占體積＝ (3) NA＝

學習成果評量 1. 1961年IUPAC所訂原子量的標準碳12指的是 (A)碳-12 同位素　 (B)碳-13 同位素　 (C)碳的平均原子量　(D)鎂-12 的平均原子量 2.有關原子量的敘述，何者錯誤？ (A)某元素的原子量為w，則此元素一原子之質量為 w amu　 (B) 12C＝12amu，故碳的原子量為12.0000　 (C)某元素的原子量為x，則此元素對12C之質量比 為 x/12 (D)某元素一原子的質量為27.00 amu， 則6.02×1023個原子的質量為27.00克

3.下列數值何者為亞佛加厥數？(應選兩項) 4. 0.44克CO2共含多少個原子？(C=12,O=16) 3.下列數值何者為亞佛加厥數？(應選兩項)　 (A) 22克二氧化碳所含氧原分子數 (B) 18克的水所含的氫原子數 (C) 1莫耳的氫氣所含的氫原子數 (D) 12.0克的12C所含的碳原子數。 4. 0.44克CO2共含多少個原子？(C=12,O=16)　 (A) 6.02 ×1023　 (B) 6.02 ×1021　 (C) 1.806 ×1022　 (D) 1.806 ×1024 。