10. 第十章 基本单位摩尔的发展历程

第十章

基本单位摩尔的发展历程中国计量大学《计量学概论》课程组目录01摩尔概念的来历与变迁02阿伏伽德罗与阿伏伽德罗常量03阿伏伽德罗常量的测量第一节

摩尔概念的来历与变迁PARTONE为什么需要有“摩尔”这个单位

化学计量需求在化学研究和实际应用中，常常需要对微观粒子进行计量。由于微观粒子数量极其庞大，用常规的计数方式极为不便，所以需要一个合适的单位来方便对微观粒子进行统计和计算，“摩尔”便应运而生。

统一计量标准为了使化学领域的计量有一个统一且规范的标准，避免因不同计量方式带来的混乱和误差，“摩尔”单位的出现满足了这一需求，让化学计量更加科学、准确和便捷。

“摩尔”的问世概念的提出随着化学科学的不断发展，科学家们逐渐意识到需要一个新的单位来解决微观粒子计量问题。经过不断的研究和探讨，“摩尔”这一概念被提出，开启了化学计量的新篇章。

发展与完善“摩尔”概念提出后，并非一蹴而就达到如今的完善状态。在后续的科学研究和实践应用中，经过众多科学家的努力，其定义和相关理论不断发展和完善。

基本单位“摩尔”的最新定义定义的更新“摩尔，符号mol，是国际单位制物质的量的单位。1摩尔精确包含6.02214076×1023

个基本粒子。这个数是以单位mol-1表示的阿伏伽德罗常量NA的固定数值，称为阿伏伽德罗数。”一个系统的物质的量，符号n，是该系统包含的特定基本粒子数量的量度。基本粒子可以是原子、分子、离子、电子，其他任意粒子或粒子的特定组合。

使用物质的量单位摩尔时应注意以下几点：1）摩尔是一个独立的基本单位，它既不是一个简单的数目，又与质量的概念不同。2）物质的量与质量概念不同，但它们之间有着内在的联系，即某系统物质所具有的质量与该系统物质所具有的物质的量的比值称为摩尔质量，即M=m/n（M为摩尔质量，m为物质的质量，n为物质的量）3）当使用摩尔时，必须明确基本单元是分子、原子、离子、电子及其他粒子，或者是这些粒子的组合。如1mol的氧分子和1mol的氧原子所表示的物质的量虽然都是1mol，但是它们的质量却相差1倍。第二节

阿伏伽德罗与阿伏伽德罗常量PARTTWO阿伏伽德罗其人自古以来，人们探讨世界是否无限可分。庄子认为事物无限可分，而古希腊哲学家提出不可分的“原子”概念。2000多年来讨论停留在哲学层面，直到17-18世纪科学实验兴起，原子概念得以科学建立。原子和分子是化学基本概念。拉瓦锡1789年定义原子为化学变化最小单位，道尔顿1803年提出原子论，但19世纪中叶前化学界长期混淆二者。阿伏伽德罗是意大利物理学家和化学家，1819年当选院士，1820年任物理讲座教授，推广米制。他致力于原子论研究。当时盖-吕萨克发现气体反应体积成简单整数比，后称盖-吕萨克定律。阿伏伽德罗对化学的贡献阿伏伽德罗对化学的贡献意义深远。他的研究成果推动了化学理论的发展，尤其是在分子假说方面。他的贡献让人们对物质的组成和结构有了更深入的认识，为后续的化学研究开辟了新的道路。阿伏伽德罗假说的内容阿伏伽德罗假说“在相同的温度和压强下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。”该假设将道尔顿的原子论加以完善和补充，明确了分子的概念，提供了单个原子或分子的性质与宏观物质特性之间的联系，并与道尔顿（J.Dalton，1766–1844年）的原子理论形成了解释物质微观构成的原子-分子学说。然而该假说遭到道尔顿、贝采尼乌斯等权威反对，他们认为不可能存在双原子分子，且该假说无法解决原子量测定等热点问题。此后半世纪，原子论被广泛接受而分子论遭冷遇，因多数化学家未能区分原子与分子，导致化学发展陷入混乱长达50年。

阿伏伽德罗的假说终获认可

假说获认可的过程阿伏伽德罗的假说从提出到最终获得认可经历了漫长的过程。起初，它并未得到广泛的接受，但随着科学研究的不断深入，越来越多的证据支持了这一假说，最终在化学界得到了认可。

1860年国际化学大会上，坎尼查罗重新提出阿佛加德罗的分子假说，后被学术界接受为阿伏伽德罗定理。该理论推动了化学发展，1865年洛施密特据此测定气体分子数，使化学计量进入原子分子时代。阿伏伽德罗常量被定义为1摩尔物质的分子数，2018年国际计量大会用它重新定义了摩尔单位。第三节

阿伏伽德罗常量的测量PARTTHREE为微观粒子计数提供基准阿伏伽德罗常量的重要性

物质的量的单位“摩尔”的最新定义是用阿伏伽德罗常量NA来定义的。NA=6.02214076×1023mol-1。也就是说，1摩尔含有6.02214076×1023个粒子。这是一个定义值，表明NA精确等于6.02214076×1023mol-1，没有任何误差。助力化学反应定量研究

阿伏伽德罗常量不仅用于定义摩尔单位，还可作为宏观与微观数量间的标度因子。基于该常量的新定义有利于国际单位制，简化了化学量向SI的溯源，并能建立生物化学测量的溯源。随着科技向微观领域扩展，其重要性日益凸显。测量阿伏伽德罗常量的科学接力赛早期测量尝试早期科学家们就开始了测量阿伏伽德罗常量的尝试，他们运用各种方法和技术，不断探索和改进测量手段。尽管当时的测量精度有限，但这些努力为后续的研究奠定了基础。测量精度不断提升随着科学技术的不断发展，测量阿伏伽德罗常量的精度也在不断提升。新的测量方法和技术不断涌现，科学家们通过反复实验和验证，使得测