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中港科学家实现对单晶硅摩尔质量准确测量
2011-12-06 11:03   来源:世界科技报道 作者:lxg

【ICXO.com编者按】我国科学家易洪等在实验中发现原先国际阿伏加德罗常数工作组所采用的碱溶法制样过程中存在有分馏效应……

  【世界科技报道-讯】日前,中国计量科学研究院、中国科学院地质与地球物理研究所及香港科技大学展开的一项联合研究,完成了对单晶硅摩尔质量准确测量,并提出准确测量化学组成的基本原理——物质的量测量均匀性原理。这一结果在国际计量学权威杂志《计量学》在线发表。

  物质的量是国际单位制中7个基本量之一,摩尔是其的单位。一摩尔物质中包含的实物粒子数被称为阿伏加德罗常数。准确测定阿伏加德罗常数对于用基本物理常数来重新定义国际基本单位摩尔和千克至关重要。目前,国际上阿伏加德罗常数的测定主要是根据完整晶格单晶硅球的摩尔体积和单个硅原子的体积之比(X射线晶体密度法)来实现。但用自然丰度单晶硅X射线晶体密度法和功率天平法测量阿伏加德罗常数存在1.1×10-6不一致性。

  我国科学家易洪等在实验中发现原先国际阿伏加德罗常数工作组所采用的碱溶法制样过程中存在有分馏效应,并且准确测量了这一分馏效应的大小。这一偏差可用于解释两种方法产生的测量误差。针对上述问题,我国科学家在理论上提出了准确测量硅摩尔质量的新判据,即:化学反应完全转化;无分馏效应;分子水平上的均匀性;更少的污染。

  准确测量物质的组成一直是化学研究的基础课题之一。物质的量测量均匀性原理支配着化学测量的采样过程、样品化学制备过程和检测过程,它对于在分子水平上最高准确度情况下测量物质的量具有普遍的指导意义。相关评审专家认为,我国科学家的最新发现解开了10年来阿伏加德罗常数测量领域的一大难题,是对阿伏加德罗常数测量非常有价值的贡献。

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  阿伏加德罗常数的定义值是指12C的十二分之一中所含的原子数,6.02×10^23。这个数值是阿伏加德罗常数的近似值,两者是有区别的。阿伏加德罗常数的符号为NA,不是纯数。其单位为mol-1。阿伏加德罗常数可用多种实验方法测得,到目前为止测得比较精确的数据是6.0221367×10^23mol-1,,这个数值还会随测定技术的发展而改变。把每摩尔物质含有的微粒数定为阿伏加德罗常数,而不是说含有6.02×10^23个微粒。在定义中引用实验测得的数据是不妥当的,不要在概念中简单地以6.02×10^23来代替“阿伏加德罗常数”。该常数也叫洛施米特常数。

  阿伏伽德罗(AmeldeoArogadro1776~1856)意大利自然科学家。1776年8月9日生于都灵的一个贵族家庭,早年致力于法学工作。1792年入都灵大学学习法学,1796年获法学博士学位。毕业后当律师。1796年得法学博士后曾任地方官吏。他从1800年起开始自学数学和物理学。1803年发表了

  第一篇科学论文。1804年他被都灵科学院选为通讯院士,1806年任都灵大学讲师。1809年任末尔利学院自然哲学教授。1819年当选院士。1820年都灵大学设立了意大利的第一个物理讲座,他被任命为此讲座的教授,1822年由于政治上的原因,这个讲座被撤销,直到1832年才恢复,1833年阿伏加德罗重新担任此讲座的教授,直到1850年退休。他还担任过意大利度量衡学会会长,由于他的努力,使公制在意大利得到推广。1856年7月9日在阿伏加德罗在都灵逝世。终年80岁。

  1811年他发现了阿伏加德罗定律,即在标准状态(0℃,1个标准大气压,即1.01325×10^5Pa),同体积的任何气体都含有相同数目的分子,而与气体的化学组成和物理性质无关。它对科学的发展,特别是原子量的测定工作,起了重大的推动作用。此后,又发现了阿伏加德罗常数,即,1mol的任何物质的分子数都为6.023×10^23个分子。他的发现当时没有引起化学家的注意,以致在原子与分子、原子量与分子量的概念上继续混乱了近50年。直至他死后2年,S.康尼查罗指出应用阿伏加德罗理论可解决当时化学中的许多问题,以及1860年在卡尔斯鲁厄重新宣读了他的论文之后,他的理论才被许多化学家所接受。1871年V.迈尔应用阿伏加德罗定律从理论上成功地解释了蒸气密度的特性问题。【世界科技报道 tech.icxo.com】

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