相对原子质量等于质子数和中子数的和吗？

相对原子质量等于质子数和中子数的和吗？摘要：国际上规定“相对原子质量是指元素的平均原子质量与核素12C原子质量的1/12之比。”它与义务教育初中化学新教材“以一种碳原子质量的1/12为标准，其它原子的质量跟它相比较所得到的比，作为这种原子的相对原子质量。”是具有联系同时也是具有差异的。这样导致了教材和部分教师错误地认为相对原子质量等于或约等于质子数与中子数的和，它实际上是与质量数搞混淆了。关键词：相对原子质量；质量数；质子数；中子数我在本县的一所重点中初中听课的时候，一位教师在讲评《原子的构成》一节课的习题时，说道：“相对原子质量等于质子数与中子数之和。”该教师当时并没有意识到这句话是错误的。据我了解，该校的几位化学教师以及其它学校的一些化学老师，对这句话似乎情有独钟，都觉得它没有错，至少在初中是可以这样说的。后来通过调查和翻阅一些资料，才发现其症结所在。一是在九年级化学上册教师教学用书(人教版)的第112页有“质量数和中子数与相对原子质量相比约为1，相对原子质量≈质子数+中子数”一句话；二是在该书第134页所选北京市三十三中学王芳老师的《原子的构成》的优秀教案中也使用了“相对原子质量≈质子数+中子数。”(当然王芳老师可能是受了教学参考的影响)；三是在一些资料的习题中会经常出现这类问题。一个是权威的教师用书，一个是资料的习题，便让我们广大的九年级化学教师有充足的理由来认为相对原子质量等于或约等于质子数与中子数的和是天经地义的真理了。岂不知这是犯了一个严重的科学性错误。我们认为即是使用“相对原子质量约等于质子数与中子数的和”也不正确。这涉及到对相对原子质量的准确理解以及对元素的同位素的准确把握。就初中而言，相对原子质量是无法进行严格定义的，而只是一个描述性的概念，并不科学。但作为教师应该清楚，概念是在发展的。学生不可能在刚接触一个新概念时就一下子就掌握的那么好、理解的那么透彻。人教版九年级教育课程标准实验教科书《化学》上册第71页“以一种碳原子质量的1/12为标准，其它原子的质量跟它相比较所得到的比，作为这种原子的相对原子质量(符号为Ar)。”的描述所反映的思想(比例关系)没有错。实际上，这样的描述我认为更象是对核素而言的；而核素是具有确定质子数和中子数的原子。鉴于初中学生的知识面十分狭窄，我们不能把国际上通用的定义给予学生。因为元素是有同位素的，且同一种元素的不同核素互为同位素；这与高中教材所说“具有相同质子数和不同中子数的同一类原子互为同位素”之意是一致的。我们知道，在原子中跟质子、中子相比，电子的质量很小，原子的质量主要集中在原子核上；且在忽略电子质量的情况下，质子数和中子数的相对质量取整数的话都为1。因此对于核素而言就有“质量数等于质子数和中子数之和。”知道这些之后，我们便可以从微观的角度给相对原子质量进行定义，那就是“相对原子质量是指元素的平均原子质量与核素碳-12质量的1/12之比。”这个定义目前是国际上统一规定的。至此，我们便可以清楚地知道，相对原子质量实际上是指某元素的核素的相对质量的平均值，而质量数是对核素而言的。如果我们以一种元素的不同核素的质量数(A)和丰度(X)来求这种元素的相对原子质量的话(尽管它是一种相对近似之值，但它体现的思想和方法是没有问题的)，那么就有：nAr=∑AiXi(1)i=1可见相对原子质量是用加数平均法的方法获得的。严格意义上讲，只有用每种元素的不同核素的质量与核素碳-12质量的1/12所得到的比，然后再用上述(1)式求得的结果，才最接近相对原子质量的真实值。如果我们考虑大多数元素都有同位素(即不同的核素)，而每种天然同位素的不同核素都有相对确定的丰度，无论是游离态的还是化学态的，也无论它处于什么地域，那么我们可以从宏观上入手给相对原子质量再下一个更便于实际应用的定义“一摩尔元素的质量相对于一摩尔核素碳-12质量的1/2之比，叫做这种元素的相对原子质量。”这可能更有助于我们的计算。由上分析可以知道，相对原子质量是一个平均值、都是没有整数的，而质量数则只能为整数而不可能为小数。在2001年国际原子质量表(以12C=12为基数)所提供的相对原子质量表中，最多的有效数字达到8位，比如Ar(Al)=26.981538，没有一个是整数的，也不可能为整数。由此可见，“相对原子量等于质子数和中子数的和”无论从哪个角度来认识都是不正确的，即使用“相对原子质量≈质子数+中子数”也是没有道理的。如果真要那么认为的话，它到底是对某种元素的哪种核素而言呢？比如氧元素有16O、17O、18O三种核素，而Ar(O)=15.9994，即使取Ar(O)≈16，那么氧元素的近似相对原子质量16到底是对16O、17O、还是对18O而言呢？在此巧合的条件下，它也不过仅仅对核素16O马马虎虎适用，而对17O、18O则根本不适用。在此16刚好是16O的质量数，而非17O、18O的质量数(17O、18O的质量数分别为17、18)。由此也进一步证明，“相对原子质量等于质子数与中子数的和”是错误的结论，实际上它是把相对质子质量与质量数两个概念搞混淆了。至于一些资料上频频出现这类问题，也是出题者没有进行深入的思考和研究。我国著名化学家张青莲院士，经过十多年的深入实践和研究，解决了化学界几十年来悬而未决的难题，那就是用质谱法测量的相对原子质量要比化学法求得的相对原子质量精确的多(二者最多相差0.04)。因此，建议我们的教师要从发展、变化的观点来处理教学中的问题，要善于深入地进行研究，并且敢于用批判性的眼光处理来自多方面的信息，使自己站得高，练就本专业的过硬本领。在不同的教学阶段，哪些话该怎样讲才合适，必须做到心中有数。一旦把错误的东西传给学生，将来纠正起来就麻烦多了。希望广大的化学教师在教学实践中要加强研究，善于思考，在运用科学教学方法的同时传授给学生正确的知识。让我们一起努力吧，美好的明天在等待着我们！