关于氧同位素的相对原子质量的疑惑,求大牛给解答。

众所周知,元素周期表中的各元素相对原子质量为自然界中该种元素的同位素质量的比例平均值。对于氧来说,自然界存在着16O,17O,18O三种同位素,但是为什么精确的氧元素的相对原子质量为15。9994<16呢?

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2个答案
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绯色月下太极图独立游戏制作人、科幻小说作者、业余风水师

2014-09-09 23:36

非常好的问题。

虽然说自然界之中存在着氧16、氧17以及氧18三种,但是由于其各自生成条件不同(氧16为稳定碳12捕获氦4,氧17为碳氮氧循环成分,氧18为氮14捕获氦4),导致氧16所产生的比例远高于其余两者,达到了99.75%的相对丰度(地球表面值)。换句话说,氧元素的平均相对原子质量其实基本上就是氧16的相对原子质量。

那么为什么氧16的精确相对原子质量是15.9994呢?这个涉及到一个核物理概念叫做核子结合能。核子结合能是指由于核子之间的强相互作用力,而使得拆分现有原子核必须付出的能量;将这个概念进行引申,那么将复数个核子结合成为当前这个原子核,这个过程中也会释放相同的能量。不同与电磁力有保守力场的势能,强相互作用力的距离非常短以至于无法产生一个大的保守力场提供势能,那么这个释放出来的能量就需要由核子本身的质量来提供,这就是质能守恒。
而由于种种复杂的原因(复杂到当代的物理学家都没办法完全解释),越接近铁56的元素越稳定(当然,它需要是稳定核,而且还有一些其他的规律),也就是说越难以拆分成为更小的原子核,所以它的核子之间的结合能越大。而这个造成的结果就是平均每个核子流失的质量越多。

现代物理学以及化学是以碳12原子核质量的1/12作为相对原子质量的单位,而氧16的原子质量比碳12更大,同时也是稳定核,所以它流失的质量也就比碳12更多,造成的结果就是氧16每个核子的平均质量要比碳12每个核子的平均质量低。那么,作为总和的相对原子质量,也必然小于16了。

部分信息来源自维基百科,希望对你有帮助。

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回答老专业了,佩服!
“但是由于其各自生成条件不同”这是怎么知道的?
拆分核子要吸收能量,核子结合要释放能量。为什么核裂变、核聚变都是释放能量的?
元素核子越多,流失的质量越大?

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