在質譜儀發明前相對原子質量是怎麼測出來的?

時間 2021-06-09 12:53:16

1樓:

其實首先糾正乙個錯誤,運用質譜儀能夠測出來的並不是相對原子質量,而其實是絕對原子質量。質譜儀測得的質荷比乘以離子所帶電荷即可得到離子的質量。而因為我們日常用到的更多是相對原子質量,而兩者呈現嚴格的比例關係,所以也就順理換算為了相對原子質量。

回到主題,19世紀的化學家之所以測定的是相對原子質量,其實也就因為依照當時的技術沒辦法測出絕對原子質量,沒有什麼天平什麼秤來稱乙個原子有多重,所以沒辦法只有投機取巧用其他的方法來標記原子的質量,所以才有了相對的概念。

這裡要提到的乙個科學家就是道爾頓。道爾頓首先提出了原子論,認為化學元素都是乙個乙個原子構成的,同種元素的原子的質量與性質都應該是相同的,每一種元素的原子都應該有乙個確定的質量。但是原子質量以當時的技術還不能直接的被測量出來,於是道爾頓選擇了乙個方法,那就是他選擇了一種元素作為參照標準,其他的元素都以這個元素質量的多少多少倍來標記,這個元素就是氫。

人為規定氫的相對原子質量為1,並利用與之相關的化學反應,例如氫和氧反應生成水,測定水的分子質量和已知的元素比例來推導出氧的元素質量是8倍於氫的,所以認為氧的相對原子質量是8。

這種體系在早期也確實是成功的,因為誤差範圍內簡單元素的質量間確實呈現出簡單倍數關係。隨著研究的不斷深入,原子內質子和中子被發現,也發現了原子質量與質子中子數量的關係,闡釋了為什麼氫能和其他元素呈現大致簡單倍數的關係。隨著元素質量分析精度的不斷提高,元素的同位素現象才得以被發現。

而在相對原子質量的概念方面,從最初以氫作為原子質量1的基準,逐漸發展到了現在定義的以靜止基態下的碳-12原子質量的12分之一為相對原子質量的1,整個元素體系也變得更加標準、精確與穩定。(另外提一下這個相對原子質量的單位就是1道爾頓,1Da或者1u)

這種相對原子質量的體系在日常計算原子分子的質量時是如此的方便,以至於大家已經不需要去使用絕對原子質量了。當然研究是不會停下來的,隨著質量測定技術的發展,運用質譜儀也能夠將乙個原子的絕對質量進行測量,例如現在我們就能夠精確測得相對分子質量1,也就是1u=1.660×10^-27 kg。

再PS乙個:質量分析方法,也就是現在我們用到的質譜儀的分析過程早在2023年就已經開發出來了。質量分析本身並不是乙個新技術,他的思想其實很簡單,那就是利用離子在電磁場中受的作用力不同而達到相互分離的目的。

最早期的質譜利用的磁場偏向和硬電離方法,分析精度小,使用侷限性很大,只能用來做一些元素和簡單分子分析。而到了20世紀各種真空技術、軟電離方法和TOF、離子阱的發展才讓質譜儀的運用得到了空前的拓展。所以題主會有一種質譜是20世紀產物的錯覺。

請問為什麼相對原子質量要用碳原子的1 12作為標準呢?為什麼要用1 12?

剛開始並不是用的12C的1 12作為相對原子質量 1803年,道爾頓用氫的原子量為1作為相對原子量的基準。1826年,永斯 貝採利烏斯改為氧原子量的 1 100 為基準 1860年,J.S.斯塔 英語 Jean Stas 建議用氧原子量的 1 16 為基準,沿用了很長時間。1929年,W.F.吉奧克...

為什麼碳的相對分子質量和相對原子質量相同,都是 12?

不資道,但我能做永動機,你們誰要永動機原理圖 早期的時候就是以下氧16的1 16作為基準的,後來才改成碳12的,因為測定原子質量主要是用質譜法,而碳的化合物多,質譜碎片峰明顯,碳12穩定,同位素豐度高,容易測定。就這樣。你有很多問題沒搞清楚,需要去針對性補全。1 你得去搞清楚原子和分子的概念,什麼是...

相對原子質量和摩爾質量在數值上相同,是規定還是最後計算發現的?

規定把碳12質量的十二分之一作為相對原子質量的單位。碳12的原子核有六個中子六個電子。上面的話也可以看成把六個中子六個電子的質量的十二分之一作為相對原子質量的單位。乙個單位的質量就是 乙個中子的質量加乙個質子的質量 除以二 一摩爾的粒子數是十二克碳12的粒子數也是阿伏伽德羅常數的數值。也就是說,乙個...