物質(zhì)都是由微觀粒子構(gòu)成的,人們的肉眼無法觀察到分子、原子、離子等微觀粒子,甚至我們對單個微粒也無法進行稱量,且構(gòu)成物質(zhì)的微粒數(shù)過于龐大,人力不可計數(shù)。但是由微觀粒子組成的宏觀物質(zhì)則是可以被稱量的,這時,科學(xué)研究和實踐中就引入了一個物理量,將微觀粒子數(shù)目和宏觀物質(zhì)的質(zhì)量聯(lián)系起來,這個物理量就是“物質(zhì)的量”。

物質(zhì)的量是表示數(shù)量的一種物理量,符號為n,是國際單位制的七個基本物理量之一。第十四屆國際計量大會(CGPM)規(guī)定,物質(zhì)的量的基本單位是摩爾,符號為mol,并將摩爾定義為:摩爾是一系統(tǒng)的物質(zhì)的量,該系統(tǒng)中所包含基本單元數(shù)與0.012kg碳-12的原子數(shù)目相等。在使用摩爾時,必須明確基本單元是分子、原子、離子、電子或其他粒子,或者是這些粒子的組合。而0.012kg碳-12中含有6.02×1023個碳原子,即任何1mol物質(zhì)都含有6.02×1023個碳原子。又因為意大利化學(xué)家阿伏伽德羅是最早測定并提出6.02×1023的人,故這個值也被稱為阿伏伽德羅常數(shù),用符號NA表示。但實際上,6.02×1023只是一個近似值,如同π與3.14的關(guān)系一樣。

物質(zhì)的量與質(zhì)量是兩個完全不同的概念。比如同樣是1mol的氧分子和氧原子所表示的物質(zhì)的量都是1mol,但兩者質(zhì)量卻相差一倍。物質(zhì)的量(n)、微粒總個數(shù)(N)與阿伏伽德羅常數(shù)(NA)之間的聯(lián)系可由關(guān)系式n=N/NA來表示。在實際中,當(dāng)摩爾單位太大時,也會用毫摩爾(mmol)或微摩爾(μmol)表示。作為度量單位,摩爾已被廣泛用于化學(xué)、生物等基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域中。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,2018年的第26屆國際計量大會對國際單位制進行了修改,并通過了千克(kg)、安培(A)、開爾文(K)和摩爾(mol)的新定義,其中摩爾用阿伏伽德羅常數(shù)(NA)定義。摩爾的新定義為:1摩爾包括6.02214076×1023個基本物質(zhì)的物質(zhì)的量。改由常數(shù)定義摩爾,使得摩爾不再依賴于質(zhì)量單位“千克”而獨立存在,其定義更加明確,且容易理解。摩爾的新定義與現(xiàn)行定義并不矛盾,也不會對摩爾單位的日常使用有任何影響。但從專業(yè)角度,新的定義將改變國際計量體系和現(xiàn)有計量格局。

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七大國際單位之物質(zhì)的量:摩爾

圖文簡介

物質(zhì)都是由微觀粒子構(gòu)成的,人們的肉眼無法觀察到分子、原子、離子等微觀粒子,甚至我們對單個微粒也無法進行稱量,且構(gòu)成物質(zhì)的微粒數(shù)過于龐大,人力不可計數(shù)。