原子量和分子量

9-4 原子量和分子量教案活動一現場模擬實驗目的 : 藉由模擬科學史的歷程，介紹原子量的概念與由來。準備物品 : 教師自製 1 升的容器（長寬高 10cm10cm10cm 的紙盒子）讓學生感受升有多大。活動二加一加實驗目的 : 藉由原子量引出分子量的概念。9-4 原子量和分子量小隊名 :姓名 :活動一 現場模擬1. 你已經認識原子是極微小的粒子，但是，要如何知道1 個原子的質量呢？咱們來進行現場模擬吧！好讓我們更清楚科學家是怎麼知道1 個原子的質量在現場模擬前，我們先坐上時光機，回到 1811 年，那年亞佛加厥根據 ”氣體反應體積定律 ”等，提出亞佛加厥假說：同溫同壓同體積的一切氣體，都含有相同的分子數。這是待會現場模擬所需要的重要假說喔！現場模擬Part 1 第1步我們先電解水，收集氫氣和氧氣各1升（如下圖示，且在同溫同壓下） ，以代表氫分子、代表氧分子10公分10公分10公分10公分10公分10公分第2步根據亞佛假設1升的容器內加厥假說則1升的容器內使上面兩個容器有 N個氫分子( 請在右上圖有個氧分子在同溫同壓下繪出氧分子數)第3步1升的N個氫分子1升的N個氧分子將上面的兩個容重0.089 克，重1.417 克 ，器拿去秤重( 測量即 個氫分子即 個氧分子須有技巧 , 要考慮空氣重克重克浮力等因素), 得到;第4步於是，我們可以知道1個氧分子重 :1 個氫分子重:_: 1.00 _第5步由8-3 我們學到 :1 個氫分子有個氫原子、1個氧分子有個氧原子。所以， 1個氧原子重 :1 個氫原子重_因為原子的質量實在太小，很難直接測得1 個原子的實際質量，所以把各元素原子的互相的數值，來表示原子的質量，稱為。（既然原子量是比較來的，所以單位）因此，就像我們剛才模擬一樣，科學家就把氫的原子量定為，作為原子量的標準 ，所以，氧原子量就是15.87，其他元素再與氫做比較，而訂出各元素的原子量。註：上面的數字只是近似值，但誤差很小。之後科學家發現，氫在測量時容易發生危險，到了西元 1905 年，國際原子量委員會決定 改以氧作為原子量的標準，定氧的原子量為。既然以氧作為原子量的標準，那我們就能定出各元素的原子量了，接下來讓我們一起定出碳的原子量吧！現場模擬Part 2 第1步我們 在密閉空間中進行足夠的碳 與 1升的氧氣 燃燒，產生出 1升的二氧化碳 。(以代表氧分子、代表二氧化碳分子。 )它的化學反應式為燃燒10公分10公分10公分10公分燃燒10公分碳粉第2步假設 1升的容器內使上面兩個容器有 N 個氧分子在同溫同壓下第3步1升的 N個氧分子將上面的兩個容重1.429 克，器拿去秤重 ( 測量即 個氧分子須有技巧 ,要考慮空氣重克浮力等因素),得到;10公分根據亞佛加厥假說( 請在右上圖繪出二氧化碳分子數)則1升的容器內有個二氧化碳分子1升的 N個二氧化碳分子重1.965 克 ，即 個 二氧化碳分子重克第4步根據質量守恆定律，我們可以知道1個碳原子重_第5步由8-3 我們學到: 1個氧 分子有個氧原子。所以， 1個氧原子重第6步定氧的原子量作為原子量的標準所以， 1個碳原子重 :1 個氧原子重:_: 16.00_經過上述模擬，我們可以定出以氧的原子量16 作為原子量的標準時，碳的原子量約為。註：上面的數字只是近似值，但誤差很小。但是，後來發現氧有三種同位素 （參見附錄一），而同位素的組成會因時間、地位而有些微差別。並且一百多個元素中，光是碳一個元素，就形成了一個專門領域有機化學。因此， 在西元 1961 年，國際純粹及應用化學聯合會 (IUPAC) 才決定以碳 -12 的質量作為原子量的標準。 將一個碳 -12 原子質量的 1/12 定為原子質量單位 (克 )。現在，以碳 -12 作為原子量的標準，則氫的原子量就成為 1.00797、氧的原子量就成為 15.9994，取其近似值，則氫的原子量為 1、氧的原子量為 16。統整既然原子量是比較來的（所以較的標準，現在，國際上公定以為，稱為碳-12 。單位），就要選一種元素的原子作為比作為原子量的標準，定它的原子量2. 你可以在下表看到常見元素的原子量元素名稱原子量 (約數 )元素名稱原子量 (約數 )元素名稱原子量 (約數 )氫 ()磷()31鋅 ()65.4碳 ()硫()32銀 ()108氮 ()14氯()碘 ()127氧 ()鉀()39鎢 ()183.9鈉 ()23鈣()金 ()197鎂 ()24.3鐵()56汞 ()200.6鋁 ()27銅()63.5鉛 ()2073. 經過現場模擬後，你已經知道原子量是怎麼得到。現在，請你用自己的話告訴老師鈉的原子量為 23是什麼意思？鈉的原子量為23意思是 活動二 加一加我們用原子量來表示原子的質量，聰明的你想一想，該如何表示分子的質量呢？我的想法小隊討論老師講解統整 1 將分子的質量與的質量互相比較的數值，來表示分子的質量，稱為。（既然分子量是比較來的，所以單位）統整 2 分子是由原子組成，因此分子中所有原子的總和，即為該物質的。舉個例子來說：碳酸鈣 CaCO3 是個鈣原子、個碳原子、個氧原子所組成，其原子量分別為鈣、碳、氧，所以，碳酸鈣的分子量是。牛刀小試中文名稱分子式分子量中文名稱分子式分子量氫氣二氧化碳水鹽酸葡萄糖氧化鎂3. 你已經知道分子量是怎麼得到，現在，請你用自己的話告訴老師水的分子量為18是什麼意思？水的分子量為18意思是 附錄 1同位素所謂同位素，即元素的原子序相同、質子數相同，但是質量數不同，也就是在週期表上占有同一位置的同一類原子。下表是以氧原子的同位素為例：氧的同位素電子數質子數中子數原子序質量數氧 -16688816氧 -17689817氧 -186810818(1) 原子核中的質子數又稱為原子序。(2) 質量數質子數中子數。附錄2為什麼週期表中，碳的原子量是12.01國際上以碳 -12 作為原子量的標準，來衡量任一天然元素的相對重量。如果，一元素有一種以上天然同位素，則其原子量就是這些同位素，依其相對比例計算所得之平均重量。以碳原子為例（見下表） ，質量數為12 的碳原子占98.89、質量數為13 的碳原子占1.11，所以碳的原子量為1298.892 131.108 12.01。碳的同位素原子序質量數自然界存量（）碳 -1281298.892碳 -138131.108碳 -14814極微量同一種原子在自然界可能具有多種同位素，因此，在週期表（見下表）上所列出的原惰性子量，是考慮同位素及其含量後的平均原子量。氣體1181A8A1213141516172HHe1.0082A3A4A5A6A7A4.003345678910LiBeBCNOFNe6.941 9.012過渡元素10.81 12.01 14.01 16.00 19.00 20.181112131415161718NaMg3456789101112AlSiPSClAr22.99 24.3126.98 28.09 30.97 32.07 35.45 39.95192021222324252627282930313233343536KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKr39.10 40.08 44.96 47.88 50.94 52.00 54.94 55.85 58.93 58.69 63.55 65.38 69.72 72.59 74.92 78.96 79.90 83.8037 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe85.47 87.62 88.91 91.22 92.91 95.94 98.91 101.1 102.9 106.4 107.9 112.4 114.8 118.7 121.8 127.6 126.9 131.355 56 57 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 Cs Ba La* Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn132.9 137.3 138.9 178.5 180.9 183.9 186.2 190.2 192.2 195.1 197.0 200.6 204.4 207.2209.0 (209) (210) (222)878889104105106107108109110111FrRaAcUnqUnpUnhUnsUnoUneUunUuu金屬非金屬(223)226(227)5859606162636465666768697071鑭系元素 Ce PrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLu140.1 140.9 114.2 (145) 150.4 152.0 157.3 158.9 162.5 164.9167.3 168.9 173.0 175.0錒系元素90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr232.0 (231) 238.0 (237) (244) (243) (247) (247) (251) (252) (257) (258) (259) (260)