原子的相對(duì)原子質(zhì)量一定比其質(zhì)量數(shù)數(shù)值小嗎

周?chē)?guó)亮

化學(xué)必修1（蘇教版）第31頁(yè)表1-8列舉了幾種原子的質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)和相對(duì)原子質(zhì)量的關(guān)系見(jiàn)表1。從表1可以看出，幾種原子的相對(duì)原子質(zhì)量都比其質(zhì)量數(shù)（質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)）數(shù)值小。我們知道，原子是由原子核和核外電子構(gòu)成，原子核又是由質(zhì)子和中子構(gòu)成的。如果按教材本頁(yè)表1-7提供的質(zhì)子、中子相對(duì)質(zhì)量1.007、1.008，忽略電子的質(zhì)量（電子的相對(duì)質(zhì)量為0.00055），氟原子的相對(duì)原子質(zhì)量應(yīng)約為9×1.007+10×1.008=19.143才對(duì)，這樣比較的話相對(duì)原子質(zhì)量應(yīng)該比質(zhì)量數(shù)在數(shù)值大才合理，為什么其實(shí)際的相對(duì)原子質(zhì)量比我們計(jì)算出來(lái)的相對(duì)原子質(zhì)量和質(zhì)量數(shù)數(shù)值要小呢？

其實(shí)，由于質(zhì)子和中子結(jié)合成原子核時(shí)要放出巨大的能量，根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程E=mc2（E表示能量，m表示質(zhì)量，c表示光速2.998×108m·s-1），物質(zhì)的能量與它的質(zhì)量呈正比，如果物質(zhì)的能量增加了

ΔE，物質(zhì)的質(zhì)量也相應(yīng)的增加Δm，反之亦然，即ΔE=Δmc2。由此可知，質(zhì)子和中子若結(jié)合成原子核就有質(zhì)量虧損。如1 mol D（氘）的質(zhì)量比1 mol質(zhì)子和1 mol中子的質(zhì)量和小約0.004312 g，這一差值就是質(zhì)量虧損。同樣的道理，原子核和電子結(jié)合成原子也有質(zhì)量虧損。因此，一個(gè)原子核的質(zhì)量不等于構(gòu)成它的單個(gè)核子（質(zhì)子、中子）質(zhì)量的簡(jiǎn)單加和，一個(gè)原子的質(zhì)量也不等于構(gòu)成它的質(zhì)子、中子和電子質(zhì)量的簡(jiǎn)單加和，表1-8中列舉的幾種原子的數(shù)據(jù)就證明了這一點(diǎn)，而教材表1-7中的質(zhì)子、中子的質(zhì)量是指質(zhì)子、中子的靜止質(zhì)量。那是否所有原子的相對(duì)原子質(zhì)量都比其質(zhì)量數(shù)小呢？

為此，筆者查閱了相關(guān)書(shū)籍，得到的相關(guān)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

從表2可以看出，只有質(zhì)子數(shù)大于8（包括8）的元素的同位素的相對(duì)原子質(zhì)量才小于它的質(zhì)量數(shù)，而質(zhì)子數(shù)小于8的元素的同位素，其相對(duì)原子質(zhì)量還是大于質(zhì)量數(shù)。這是因?yàn)橘|(zhì)子數(shù)小于8的元素核子數(shù)較少，聚變?yōu)楹藭r(shí)“虧損”質(zhì)量也較少；而質(zhì)子數(shù)大于8的元素核子數(shù)較多，聚變?yōu)楹藭r(shí)“虧損”質(zhì)量也較多的緣故。

（收稿日期：2014-09-25）