? ? ? ?原子量是指某種原子的質(zhì)量與固定的原子量基準(zhǔn)的比值,又稱相對原子量。原子那么小,它的重量是如何測量得到的呢?對化學(xué)發(fā)展有什么重要意義呢?19世紀(jì)初,英國科學(xué)家道爾頓提出了原子論,但并未立即得到化學(xué)家們的普遍承認(rèn),當(dāng)原子量能夠被較準(zhǔn)確地測定,物質(zhì)變化得以定量描述時,化學(xué)才真正成為一門近代科學(xué)。19世紀(jì)70年代,俄國科學(xué)家門捷列夫也正是在掌握了各種元素較準(zhǔn)確的原子量后,將元素按其原子量大小的順序排列進行比較研究,才發(fā)現(xiàn)了周期律,并據(jù)此預(yù)見性地構(gòu)筑了整個化學(xué)科學(xué)的框架。可見在化學(xué)發(fā)展的歷史進程中,原子量的測定具有十分重要的地位。?
? ? ? ?原子量測量方法經(jīng)歷了三個主要發(fā)展階段:19世紀(jì)初期至20世紀(jì)中期的化學(xué)測量法階段;20世紀(jì)40年代至60年代的相對質(zhì)譜測量法階段;20世紀(jì)60年代至今的絕對質(zhì)譜測量法階段。最早道爾頓曾用氫作為原子量基準(zhǔn),19世紀(jì)中期開始用氧-16作為基準(zhǔn),并一直沿用了一個世紀(jì)。1961年,國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(IUPAC)確定采用碳-12作為原子量的新基準(zhǔn)。原子量測量體現(xiàn)了全球科學(xué)家不斷探索真理的執(zhí)著追求精神,融匯了基礎(chǔ)理論、測量方法和精密制造等重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)新。利用高精密質(zhì)譜儀測量同位素組成及核質(zhì)量獲得元素原子量是當(dāng)前國際公認(rèn)的最準(zhǔn)確的測量方法。我國國家計量院自20世紀(jì)80年代起開展了元素原子量的測量研究,先后建立了銻、鋅、硒、鐿等11種元素原子量的絕對質(zhì)譜測量方法,測量的同位素豐度及原子量準(zhǔn)確度高,不確定度小,同位素豐度值均被IUPAC評為最佳測量,其中10種元素的原子量被采納為國際新標(biāo)準(zhǔn)值。尤其是新近研究建立的鉬同位素組成全校正質(zhì)譜新方法,引領(lǐng)了國際同位素及原子量高精準(zhǔn)測量技術(shù)的發(fā)展。?
? ? ? ?據(jù)統(tǒng)計,近十年原子量修改涉及了30多種元素,充分體現(xiàn)了當(dāng)前國際研究關(guān)注度。近年來,由于同位素測量技術(shù)已能觀測到自然界部分元素同位素豐度的細微差異,對原子量是“自然常數(shù)”的傳統(tǒng)概念打了個問號。自2010年起IUPAC已將碳、氧等12種元素原子量標(biāo)準(zhǔn)值采用給出原子量值范圍的新表達方式,不再使用平均原子量及不其確定度,故而在部分學(xué)科的尖端研究中需要對樣品的原子量進行實測。例如,在摩爾國際單位制重新定義中采用了“硅球法”,就需要對超高濃縮硅-28的原子量進行精準(zhǔn)測量,測量不確定度要求小于5x10-9。?
? ? ? ?原子量新的表達方式引領(lǐng)了同位素高精準(zhǔn)測量方法學(xué)的發(fā)展,平均原子量值呈現(xiàn)出逐漸被樣品的準(zhǔn)確原子量值取代的發(fā)展趨勢,這種變化將導(dǎo)致同位素精準(zhǔn)測量理論和技術(shù)成為新的研究熱點。


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