因?yàn)橘|(zhì)子質(zhì)量為1.00728u,中子質(zhì)量為1.00866u,電子質(zhì)量為5.48582×10-4u。由于氫的同位素之一氕(11H)恰好是一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子的親合體,其質(zhì)量為1.00782u,故同位素的原子量M可表示為:
M=[1.00782×(質(zhì)子數(shù)Z)+1.00866×(中子數(shù)N)]u
因?yàn)橘|(zhì)量數(shù)(A)=質(zhì)子數(shù)(Z)+中子數(shù)(N)
則:N=A-Z
代入上式得:
M=[1.00782Z+1.00866(A-Z)]u-------------------①
�、偈郊礊橛�(jì)算同位素原子量的通式。
對(duì)于Cl來(lái)說(shuō),A=35,Z=17代入①式求得的原子量為:
M=[1.00782×17+1.00866(35-17)]u-=35.28882u
同理可以計(jì)算出原子量M為37.30614u。
將計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果列于下表:
在原子核物理學(xué)或核化學(xué)中，把這種計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果之偏差稱(chēng)為“質(zhì)量虧損”，更嚴(yán)格他說(shuō)應(yīng)該是靜止質(zhì)量虧輸。我們知道，質(zhì)量是物質(zhì)的基本屬性之一。在狹義相對(duì)論的范疇之內(nèi)，質(zhì)量和能量之間有下述關(guān)系:
E=mc2------------②
其中m為質(zhì)量，c為光速，E為能量。
�、谑奖砻髁梭w系質(zhì)量和能量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。根據(jù)這種對(duì)應(yīng)關(guān)系，可以預(yù)測(cè)，原子體系中出現(xiàn)的靜止質(zhì)量虧損現(xiàn)象，必然有能量變化伴隨。假設(shè)靜止質(zhì)量虧損為DM，與此對(duì)應(yīng)的能量為DE,則②式轉(zhuǎn)化為:
DE=DMc2-------------------------③
�、凼奖硎玖梭w系的質(zhì)量的變化和能量的變化相關(guān)聯(lián)。體系有質(zhì)量的變化，就一定有能量的變化，反之亦然。同時(shí)表明，質(zhì)量和能量這兩個(gè)物質(zhì)的基本屬性是密切相聯(lián)系的，只有質(zhì)量而沒(méi)有能量或只有能量而沒(méi)有質(zhì)量的物質(zhì)是不存在的。這種質(zhì)量虧損正是在質(zhì)子和中子結(jié)合形成核的過(guò)程中以能量形式釋放出來(lái)。實(shí)驗(yàn)測(cè)得核子結(jié)合能為297.96MeV(百萬(wàn)電子伏特),核子結(jié)合能為315.67MeV。一個(gè)原子質(zhì)量單位相當(dāng)于931.48MeV。由③式可以計(jì)算出質(zhì)量虧損值DM:
將實(shí)驗(yàn)值與虧損值相加得:
M=34.96885u+0.31988u=35.28873u
M=36.96590u+0.33889u=37.30479u
與按①式計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行比較二者十分接近，幾乎相等，其微小的偏差完全在許可誤差范圍之內(nèi)。同時(shí)也足以說(shuō)明，雖然表面上似乎存在質(zhì)量虧損，但是作為物質(zhì)的另一基本屬性——能量卻給物質(zhì)質(zhì)量這一基本屬性提供了等值的補(bǔ)充，按①式計(jì)算結(jié)果大于實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果，這是尚未考慮體系能量變化而得到的結(jié)論。如果質(zhì)量——能量?jī)烧咄瑫r(shí)考慮，依然嚴(yán)格遵守質(zhì)量守恒，上述分析已經(jīng)證明了這一點(diǎn)。所以說(shuō)原子質(zhì)量小于構(gòu)成原子的質(zhì)子、中子和電子質(zhì)量之和并不違背質(zhì)量守恒。
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