原子到底有多大呢?
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原子到底有多大呢?
这世上不止一种原子,元素周期表上面列出的就是人类已经发现的所有原子,其中还包括宇宙中不存在,纯粹人造的原子,但它们都非常不稳定,很快就发生放射性衰变转变成其他稳定原子了,不同的原子大小也有微弱差异,总的来说原子大小遵循一个简单的规律,同一列的原子从上到下逐渐变大,同一行的原子,从左往右逐渐变小(这涉及到原子核吸引力和电子运动之间的复杂关系)。
卤族元素氟氯溴碘的原子半径分别为64pm、99pm、114pm、135pm (pm 皮米,万亿分之一米,10^-12米),逐渐增大,这是因为它们是同一列的元素,随着原子量变大,其原子的半径也逐渐变大。由于原子近似可以看成一个球形,因此知道了它的半径,就能用球体公式算出原子的体积。
虽然每个原子的体积都很小很微不足道,比如氟原子的体积大约为1.097*10^-30立方米,但宏观世界的物质都是由许许多多个原子组成的,著名物质单位摩尔中,经过实验测定发现1摩尔物质含有约6.02×10²³个微粒(爱因斯坦当年还做过摩尔的理论计算呢),对于简单物质,这意味着含有6.02×10²³个原子,对于大多数物质,则通常对应着6.02×10²³个分子,分子也是由原子构成的。规定摩尔这个单位,主要是为了方便计算,比如1摩尔水的质量大约是18克,而水的相对分子量也同样是约18。
物质占据的体积,不仅仅和原子的体积有关,还取决于其它因素,比如固液气的转化,会导致体积发生剧烈变化。1摩尔氟气就含有6.02×10²³个氟气分子,而在1个大气压零摄氏度(标准状态)的情况下,它占据22.4升的空间。让我们计算一下,所有氟气分子的总体积应该是多少?
6.02×10²³×1.097*10^-30(氟原子体积)×2(每个氟气分子由两个原子组成)
= 1.32×10^-6立方米
每立方米=1000升
那么氟气分子只算分子堆叠在一起的体积,它只该占据1.32×10^-3升呀.
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