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55 原子的种类知多少（第1页）

55　原子的种类知多少

宇宙中所有的物质都是由原子构成的，物质的种类有无穷多，但构成它们的原子种类却很少。

◎原子的种类

地球的自然界中存在的原子有90多种，除此之外也有人类人工合成出的原子，包含这些也仅有118种原子。

把所有的原子汇整在一览表上的表叫作元素周期表（如图9?7所示）。元素周期表是按照原子的原子序数（大小）顺序排列的，并在合适的位置另起一行。元素周期表的最上方有1～18个数字（族编号），这相当于日历上的星期。例如，族编号1下面的原子可以叫作1族原子，同族原子有相似的性质，族编号18下面的原子也是如此。

◎元素周期表和元素的性质

通过元素周期表可以推测出原子的性质。虽然数量不多，但原子中也有气体原子。除氢原子以外，这些气体原子都集中在周期表的右端。

原子分为如铁、铜、金等的金属原子，和除此之外的非金属原子。非金属原子除了原子序数为1的氢原子（H）以外，都集中在元素周期表的右上部分。非金属原子包含氢原子在内也仅仅有22种，剩余的将近70种自然界中存在的元素都是金属原子。但所有的生命体都是以非金属原子为主体构成的，由此可见，生命体在自然界中是多么特殊的存在。

能够发生原子核反应，为核反应堆提供燃料或为核弹提供原料的元素钍（Th）、铀（U）、钚（Pu）等的原子都集中在元素周期表的最下方，是锕系原子的成员。也可以说集中了原子序数大，或者说“体形”大的原子。

综上，元素周期表清楚地反应了原子的性质、反应性等。

◎相对原子质量

原子是非常小的物质，测量一个原子的重量是非常不现实的，因此规定了各个原子的相对重量，并把它叫作原子的相对原子质量。一些主要原子的相对质量如H=1、=14、O=16。数字非常简单，记忆起来应该也不用太辛苦，记住相对原子质量也会比较方便。

单个的原子虽然非常轻，但很多个原子聚集在一起的话也有一定的重量。虽然数量会非常庞大，但只要聚集一定数量的原子，这个原子团的重量就等于原子的相对原子质量（数字后面加重量单位克）。[1]

图9-7　元素周期表

图9-7　元素周期表（续）

①原文为：“卑金属元素”，中文为“贱金属元素”，但此处介绍的是“非金属元素”，因此译者根据上下文逻辑，将其译为“非金属元素”。——译者注

◎相对分子质量和气体的重量

和相对原子质量一样，分子也有相对质量的定义，叫作相对分子质量。具体来说，相对分子质量等于构成分子的各原子的相对原子质量之和。

例如，氢分子H2的相对分子质量就是1×2=2，水分子H2O的相对分子质量是1×2+16=18，二氧化碳分子CO2的相对分子质量是12+16×2=44。空气是氮气和氧气4∶1混合的混合物，（平均）相对分子质量一般认为是28.8。并且同原子一样，1摩尔的分子质量也等于相对分子质量（数值后面加质量单位克）。

相对分子质量对气体的重量有重要的意义。气体也是分子的聚集，也会有质量。因为1摩尔的气体质量数和相对分子质量一样。[2]在0℃，1个大气压的条件下，22.4升的氢气（H2）的质量是2克，氦气（He）的质量是4克，天然气甲烷（CH4）的质量是16克，水蒸气（H2O）的质量则为18克，氮气（N2）的质量是28克，空气的质量是28.8克。

由此可见，上述气体都要比空气轻，因此它们会向上浮。

而氧气（O2）的质量为32克，二氧化碳（CO2）的质量为44克，硫化氢（H2S）的质量是34克，氯气（Cl2）的质量是71克，它们都比空气重，因此会沉积在地面附近。

[1]此时的原子个数为6×1023，因为是化学家阿伏伽德罗发现的，因此被命名为阿伏伽德罗常量。1个阿伏伽德罗常量集团被称为1摩尔。

[2]与气体的种类无关，1摩尔的气体在0℃、1个大气压的条件下体积是22.4升。

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