互动科普

1克的氧、1克的氢、1克的碳、1克的水……虽然重量相同，但它们内部所含的原子或分子的数量却是各不相同的。这是因为，物质种类不同，构成该物质的原子或分子的重量也不同。

在化学反应中，各种各样的原子和分子一会儿结合在一起，一会儿又分离，因此，在研究化学反应时，原子或分子的数量比其重量更重要。比如氧和氢发生反应生成水的时候，氢原子的数量就要达到氧原子数量的2倍,这样才可以完全反应。

另外，原子和分子非常小，就算仅仅提取1克物质，其中所包含的原子或分子等粒子的数量也是十分庞大的。于是，人们在对粒子数量进行计数时，引入了一个常数，以它作为基准来衡量粒子数量，用起来非常方便。

表示粒子数量的量，就是所谓“物质的量”，它的单位是“摩尔”（mol）。因此，如果取1摩尔氧原子和1摩尔氢原子，两者所含的原子数量是相等的。

1摩尔粒子的数量是多少？

那么，1摩尔的物质内所含的粒子数又是多少呢？根据定义，1摩尔物质内包含的粒子数，等于“12克碳12中所包含的原子数”。

“碳12”，是指原子核内有6个质子和6个中子的碳元素。一般来说，同种元素中有“质子数相同但中子数不同”的同位素。以碳元素为例，质子和中子各有6个的“碳12”约占全部碳元素的99%，另外还有6个质子、7个中子的“碳13”和6个质子、8个中子的“碳14”。显然，这三种碳的同位素，重量是不相同的。因此，作为基准使用的碳元素被限定为“碳12”。

1摩尔的粒子数，就是12克“碳12”所包含的碳原子数，约为6.02×10²³，是个相当庞大的数字。这个数值被称为“阿伏加德罗常数”。

巨大的阿伏加德罗常数

让我们想象一下，如果用小球来组成一个立方体，立方体的每条边都由1亿（1×10⁸）个并排的小球组成，由于立方体的体积等于3条边的乘积，因此这个立方体中所含的小球数量就是1×10²⁴个。这个数字约为“阿伏加德罗常数”的1.6倍，与之较为接近。这样一来，你就能略微想象得出这个常数数值的巨大了吧。

表示数量巨大的粒子的单位：摩尔

原子和分子都极小，同时它们的数量又很巨大。单位“摩尔”用来表示这些数量巨大的粒子的多少。在1摩尔的物质里，含有构成该物质的粒子的数量约为6.02×10²³个。“摩尔”这个名字来源于“molecule”(意为“分子”）。

（本文发表于《科学世界》2013年第6期）