如何正确使用原(分)子量与相对原(分)子质量

    长期以来,科技文稿中有关“原子量”和“分子量”的量和单位的使用一直较为混乱。在量的名称和符号方面,有“原子量”、“原子重量”、“原子质量”、“相对原子质量”;“分子量”、“分子重量”、“分子质量”、“相对分子质量”;“AW”、“A”、“Ar”;“MW”、“M”、“Mr”等多种不同的表示方式。在单位的名称和符号方面,也有“道尔顿”、“原子重量单位”、“原子质量单位”;“Dalton”、“D”、“kD”、“amu”、“awu”、“u”等多种不同的表示方式。国家标准GB3100-3102-1993《量和单位》(以下简称国标)指出:“本标准中的相对原子质量Ar和相对分子质量Mr,以前分别称为原子量和分子量”。国标的规定为我们正确使用“原子量”和“分子量”的名称和符号指明了明确而具体的方法。本文结合工作实际及当前学术上的一些争议,谈谈自己粗浅的认识。

    1.如何认识道尔顿和原子质量单位

    在计量史上,“道尔顿”与“原子质量单位”的产生和演变发展经历了约2个世纪的历程。很早以来,科学家们一直在研究选择某一种原子的质量作为度量其他各种原子质量的基准单位。直到1803年,英国化学家J.Dalton建议将最轻的元素氢的原子质量定为基准单位“1”,其他各种原子质量都以该原子质量与它的比值来表示,此建议得到科学界的认同后即成为历史上的“氢单位”。但氢元素不够活泼,一些难以与氢发生化学反应的元素的原子质量难以准确测定。至1860年,化学家JS.Stas提议以化学性质较活泼的氧元素原子质量的1/16作为基准单位,此即历史上的“氧单位”,后正式确定氧单位的名称为“道尔顿”,符号为“Dalton”或“D”。但当时在英国,氧单位又被称为“原子重量单位”,符号为“awu”。因此,1 Dalton = 1 awu =m(O)≈1.660 1×10-27kg。

    1929年发现了氧元素有¹⁶O、¹⁷O、¹⁸O等3种核素。物理学家FW.Aston建议将16O原子质量的1/16作为其他元素原子质量的比较基准,此基准单位随后为物理学界所接受并长久沿用,这就是“物理学的原子质量单位”。在英国该单位又被称为“原子质量单位”,符号为“amu”。故1 amu=m(¹⁶O)≈1.659 6×10^-27kg。但化学界仍坚持使用原有的氧单位,即道尔顿,于是道尔顿就成了“化学的原子质量单位”。从此,科技界出现了“化学的原子质量单位”和“物理学的原子质量单位”两种基准标度并用的局面。由于前者以¹⁶O、¹7O、¹⁸O等3种核素的混合物为基础,后者以¹⁶O为基础,因此两者间出现了量值差异,需由转换因子1.000 275换算才能取得一致。显然,两种基准标度并存有碍于科学的正常发展。直至1961年,经国际理论与应用物理学会和国际理论与应用化学会的反复商讨,一致决定选择核素12C原子质量的1/12作为统一基准单位,废弃原有的“化学的”和“物理的”原子质量单位。至此,科学界便出现了“统一的原子质量单位”(unified atomic mass unit),此即为现在使用的“原子质量单位”,它被列为SI并用单位,也是我国的法定计量单位。国标将原子质量单位定义为“一个处于基态的¹²C中性原子的静质量的1/12”,符号为“u”,1 u = (1·660 540 2±0.000 001 0)×10^-27kg(注:±号后为该值的标准的确定值)。随着“统一的”“原子质量单位”(u)的确立和使用,过去长期使用的各种基准单位及其名称、符号,如“氢单位”、“氧单位”、“道尔顿”、“化学的原子质量单位”、“物理的原子质量单位”、“原子重量单位”、“Dalton”、“D”、“awu”、“amu”等即相应作废,均应停止使用。u与Dalton的换算关系为1 Dalton≈0.999 734 u, 1 u≈1.000 266 Dalton。