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摩尔

2020-10-16

出处：族谱网

作者：阿族小谱

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定义和相关概念截至2011年(2011-Missingrequiredparameter1=month!)，国际度量衡局定义1摩尔为：拥有与12公克碳-12（碳元素中相对原子质量为12的原子）所含原子数量相同的基本微粒的系统，其物质的量为1摩尔。因此1摩尔的纯碳-12的质量恰好是12克。摩尔质量一摩尔某物质的质量被称为该物质的摩尔质量。从数值上看，一种物质的摩尔质量（以克/摩尔计）与它的相对原子质量相等。由于质量单位克与原子质量没有直接关联，所以决定每摩尔物质含有的微粒数的阿伏加德罗常数NA需要由实验测量得出。2010年，科学技术数据委员会采纳的NA值为6.02214129×10±0.00000027×102011年，该数值修正为6.02214078×10±0.00000018×10.某物质的物质的量n{\displaystylen}，该物质的摩尔质量M{\displaystyleM}以及...

定义和相关概念

截至2011年 ( 2011-Missing required parameter 1= month ! ) ，国际度量衡局定义1摩尔为：拥有与12公克碳-12（碳元素中相对原子质量为12的原子）所含原子数量相同的基本微粒的系统，其物质的量为1摩尔。因此1摩尔的纯碳-12的质量恰好是12克。

摩尔质量

一摩尔某物质的质量被称为该物质的摩尔质量。从数值上看，一种物质的摩尔质量（以克/摩尔计）与它的相对原子质量相等。

由于质量单位克与原子质量没有直接关联，所以决定每摩尔物质含有的微粒数的阿伏加德罗常数 N A 需要由实验测量得出。2010年，科学技术数据委员会采纳的 N A 值为 6.022 1 41 2 9 × 10 ± 0.000 0 00 2 7 × 10 2011年，该数值修正为 6.022 1 40 7 8 × 10 ± 0.000 0 00 1 8 × 10 .

某物质的物质的量 n {\displaystyle n} ，该物质的摩尔质量 M {\displaystyle M} 以及质量 m {\displaystyle m} 的关系为：

n = m M {\displaystyle n={\frac {m}{M}}}

摩尔体积

摩尔体积是指单位物质的量的某种物质于标准状态（0℃、100kPa）的体积，也就是一摩尔物质在标准情况下的体积。

V m = V n {\displaystyle V_{\rm {m}}={\frac {V}{n}}}

其中，Vm为摩尔体积，V为体积，n为物质的量。

历史

摩尔的历史和相对原子质量、阿伏加德罗常数等一系列相关概念的历史有关。

1805年，约翰·道尔顿发布了第一张相对原子质量表，它将氢原子的相对原子质量定为1。这张表中的数据是依据元素在化合物中质量比确定的，因此化学家不必以认同当时还不完善的原子理论为前提来使用这张表，这使得该表被广泛接受。

永斯·贝采利乌斯将相对原子质量的精度进一步提高。他是首个将氧原子作为相对原子质量基准的化学家。由于氧和许多其他元素能形成化合物，因此使用它作为基准来确定元素的相对原子质量十分方便。然而他所采用的将氧原子的相对原子质量定为100的做法，并没有得到广泛采用。

查尔斯·弗雷德里克·格哈特（英语： Charles Frédéric Gerhardt ）、亨利·维克托·勒尼奥和斯坦尼斯劳·坎尼扎罗三人发展了贝采利乌斯的工作，解决了当时许多化合物的化学计量尚不知晓的问题。他们的工作在1860年的卡尔斯鲁厄会议上受到了的关注。此后，化学界普遍将氢的相对原子质量定为1。尽管在那时，测量精度不高，相对误差有1%左右，但这样的规定在数字上与后来的“氧原子=16”的标准等价。然而，将氧原子作为相对原子质量标准能带来更多的便利，在分析化学中能有更多好处，而且原子质量也能变得更为准确。

当质谱分析发展之后，氧-16成为了新的“标准物质”，替代了原来的天然的氧（天然的氧还含有氧的另外两种同位素）。1960年代，摩尔的定义基于碳-12，也就是现在的标准。这四种不同的定义在1%的误差内是等价的。

1894年化学家威廉·奥斯特瓦尔德由德语单词 Molekül （分子）创造了单位 Mol 。摩尔（mole）的名称是1897年翻译该单位时产生的。不过相关的等效质量（英语： equivalent mass ）概念早在一个世纪就已使用。

摩尔在1971年的第十四届国际度量衡大会上被确定为第七个国际单位制单位。

有关摩尔作为单位的争议

自从1971年摩尔成为国际单位制的一个单位起，对于摩尔是否可以像米或是秒一样成为一个单位，有许多不同的反对意见：:

某一物质中分子的数量是无量纲量，可以单纯用数字来表示，不需要特别设一个单位。

国际单位制的摩尔和分析化学没有什么关系，而且会对先进经济体增加一些其实可以避免的费用。

摩尔不是一个真正可以量测的单位，比较算是一个参数性的单位，且物质的量本身也是参数性的量。

国际单位制定义物体数量的量纲是1，因此物体数量和原子分子数量就有了不同的量纲，这在本体论上是很怪的。

在化学上，自从约瑟夫·普鲁斯特的定比定律（1794年）开始，就已知道确定化学系统中各成分的质量并不足以完整定义此系统。物质的量可以描述为质量除以普鲁斯特的“已定义比例”，其中含有的信息是只量测质量无法得到的。如同约翰·道尔顿的道尔顿分压定律（1803年）所提到的，在量测物质的量时，不一定需要其质量（虽然实务上这是常用的方式)。有许多有关物质的量和其他物理量的物理定律，最著名的可能是理想气体定律（此定律最早是在1857年提出）。mole一词最早是在是一本描述这些依数性的书中提到的。

其他也称为“摩尔”的单位

化学工程师常常使用摩尔，但此单位在工业应用上又太小的。为了避免和英制（或是美制）间的转换，有些工程师会改用磅-摩尔（ lb-mol 或 lbmol ），定义为12磅 C中的原子数。1磅-摩尔等于 453.592 3 7 mol 。

在公制系统中，化学工程师曾经用公斤-摩尔（ kg-mol ），定义为12公斤 C中的原子数，原来的摩尔改称为公克-摩尔（ g-mol ），用在和实验有关的场合。

在20世纪末化学工程师在实务上会使用千摩尔（kmol），在数值上和上述的公斤-摩尔相同，但其名称及符号符合国际单位制对于单位和用字头表示倍数的原则，1kmol为1000摩尔，这就像使用公斤（kg）而不使用公克（g）的原因相近。使用千摩尔的单位不只是在量值上的方便而已，也使化学工程中用的公式可以连贯（英语： Coherence (units of measurement) ），例如流量从kg/s转换到kmol/s只需要用到分子量，若流量从kg/s转换到mol/s，除了用到分子量外，还会用到1000的系数。的确公式中有其他转换系数容易造成混淆及误解。也许连贯的定义也就是在建模时的方程不需要额外的转换系数。

浓度若用kmol/m 的单位表示，在数值上和mol/dm 相同，后者是化学者家在量测时常用的单位，这有助于相关的换算。

新的摩尔单位定义

2011年第24次国际度量衡大会（CGPM）中提出一个有关国际单位制基本单位定义修改的计划，但实施时间尚未决定。此计划有一个草案要重新定义摩耳单位，使阿伏伽德罗常量可以固定为6.022 14X ×10 。其中草案中的符号X是指数值中可以再增加的一位或二位精确度，使用最近CODATA校正结果而定。