水质分析常用物理量及单位

（一）质量

质量为SI基本量之一。量的符号为m。法定基本单位是千克（公斤），符号为kg。它等于国际千克原器的质量。公斤可以作为千克的同义词，但在分析化学中应用千克这一名称。

质量的法定单位是千克，符号kg。在分析化学中常使用的单位还有g（克）、mg（毫克）、μg（微克）、ng（纳克）。要注意这些符号均为小写体。

质量常用的分数单位如下：

1g（克）=1×10-3kg（千克）

1mg（毫克）=1×10-6kg=1×10-3g

1μg（微克）=1×10-9kg=1×10-6g

1ng（纳克）=1×10-12kg=1×10-9g

（二）体积

物体的体积就是它所占有的空间。它以长度的立方为基础。体积的SI单位为立方米，国际符号为m3。常用倍数和分数单位有km3（立方千米）、dm3（立方分米）、cm3（立方厘米）、mm3（立方毫米）：

1m3=103dm3=106cm3=109 mm3

1 dm3=103cm3

体积另一个单位是升（L），它是我国的法定计量单位中的非国际单位制单位。其定义为：升等于1立方分米的体积，符号为L或l。即：

1L=1dm3

按国际单位制规定，所有的计量单位都只给予一个单位符号，只有升例外。它有两个符号，一个大写L与一个小写的l。因为按规定本应以小写字母l作符号，由于小写字母l极易与阿拉伯数字1混淆而带来误解，如10升，应写为101，它与数字101无法区分。为此国际计量大会决议把L和l符号暂时并列。我国法定计量单位规定，升的符号用大写L，小写体字母l为备用符号，希望分析工作者按规定使用。

国际单位制dm3与L的关系：

1L=1dm3=103cm3

1m3=103dm3=103 L

在分析化学中除常用升（L）外，还有毫升（mL）、微升（μL），它们之间的关系为：

1L=1000mL=106μL

（三）元素的相对原子质量

元素的相对原子质量是指元素的平均原子质量与核素12C原子质量的1/12之比。

元素的相对原子质量用符号Ar表示。此量是无量纲，过去称为原子量，现称为相对原子质量更确切。

例如，Fe的相对原子质量是55.847（3）。

IUPAC每两年公布一次相对原子质量，编写标准或进行化学计算时应采用最新的相对原子质量。

（四）物质的相对分子质量

物质的相对分子质量是指物质的分子或特定单元的平均质量与核素1 2C原子质量的1/12之比。物质的相对分子质量用符号Mr表示。此量是无量纲，过去称为分子量。

单质分子是由相同原子组成的，化合物的分子是由不同原子组成的，分子的平均质量等于分子中各组成元素的相对原子质量总和。

例如：Mr（O2）=2×16.00=32.00

Mr（NaOH）=22.99+16.00+1.008=40.00

（五）物质的量及其单位摩尔

1.物质的量

物质的量是国际单位制规定的7个基本量（长度、质量、时间、热力学温度、电流、发光强度、物质的量）之一，是化学中极为重要的量。它的量符号是n，如泛指物质B的物质的量时，可将B作为下角标记为nB，它的SI单位是摩尔，国际符号为mol，中文符号为摩。(www.xing528.com)

物质的量是以阿伏加德罗（Arogadro）常数为计数单位，表示组成物质的基本单元数多少的一个物理量，它是从粒子数（N）角度出发来表示物质的多少的。物质的量比例于该物质特定基本单元的数目，比例因子对所有的物质都是相同的，为阿伏加德罗常数的倒数。即：

n=（1/NA）N

NA=（6.0221367±0.0000036）×1023/mol ^[1]

式中　N——分子数（或原子数）；

NA——阿伏加德罗常数。

因为阿伏加德罗常数是一个测定值，随测量技术的提高而发生变化，所以不用来定义摩尔，而用0.012kg碳—12所含的原子数目来定义。

2.摩尔

摩尔（mol）是物质的量的基本单位。摩尔过去被称为克分子、克原子等，在化学领域中长期使用。但是作SI基本单位的摩尔，其含义与克分子、克原子并不完全相同。根据第十四届国际计量大会的决议，摩尔的定义为：“摩尔是一系统的量，该系统中所包含的基本单元数与0.012碳—12的原子数目相等。在使用摩尔时，基本单元应予以指明，可以是原子、分子、离子、电子及其他粒子，或是这些粒子的特定组合”。

定义的第一条内容有两个含义：

其一，指明了摩尔这个单位是物质的量的计量单位，它不是质量单位，也不是数量单位。

其二，指明了摩尔这个单位的大小。只要系统中单元B的数目与0.012kg核素^[2]12C的原子数目一样多，物质B的物质的量nB就是1 mol。系统中单元B数目是0.012kg核素12C的原子数目的x倍，B的物质的量就是x mol。0.012kg12C的原子数目，就是以mol-1作单位的Avogadro常数的数值。所以如果一系统中含有某物质的基本单元数等于阿伏加德罗常数，则该物质的量就是1mol。

定义的第二条内容也有两个含义：

其一，指明了摩尔这个单位的用法，明确规定在使用摩尔时与使用物质的量一样，必须指明基本单元，否则摩尔就没有意义。

其二，指明了基本单元的分类：一类是粒子，一类是粒子的特定组合。粒子和粒子的特定组合是两个不同的概念。

粒子即为构成物质的、可以独立存在的基本单元。包括原子、分子、离子、电子及其他粒子，例如：Hz、He、Na+、、e、…。

粒子的特定组合，并不一定都是以所表达的形式实际独立存在的，也可以是根据需要人为选定的、具有一定物理意义的组合形式。例如：2Hz、3He、1/2H2SO4、1/5KMnO4、6e等都是粒子的特定组合形式。实际上系统中并不存在这种组合形式的粒子，但根据化学反应、计算需要等，可以选择这些组合形式为基本单元。

3.应用物质的量及其摩尔时注意事项

（1）物质的量像长度、质量、时间等物理量的名称一样，是一个量的名称。物质的量是一个整体，不能把“物质”与“量”分开来理解。

（2）物质的量在量纲上是独立的，不是由其他量导出来的。绝不可将物质B的物质的量nB与B的质量mB混同起来。物质的量n和质量m是两个各自独立的基本量，是从不同的角度反映质量属性的量，它们从概念到适用范围都是不同的。尽管对于指定的单元B而言，在同一系统中，其物质的量nB正比于其质量mB，但是一般情况下，不同物质的物质的量之比，并不等于它们的质量之比。例如，H2与O2的物质的量之比就不等于质量之比，即：

n（H2）/n（O2）≠m（H2）/m（O2）

（3）物质的量的定义与它的单位选择无关，特别是与它的单位摩尔选择无关。物质的量是一个量，而摩尔数是以摩尔作为单位来表示物质的量的一个数值。量的名称是不能和量的数值混为一谈的，正如不能将时间称为“秒数”、将长度称为“米数”一样，也不能将物质的量称为“摩尔数”，所以不能以摩尔数来代替物质的量。

（4）在应用物质的量讨论问题时，必须指明基本单元。基本单元可以是分子、原子、离子、电子及其他粒子，或是这些粒子的特定组合。例如：H2、H、H+、e、1/2 H2SO4、（H2+0.234O2）这些物质的量都是严格正确的。指明基本单元可以用文字叙述，也可以把所指基本单元的化学式放在量n后面的括号里。例如：n（NaOH）、n（H2）、n（1/2H2SO4）、n（1/6K2Cr2O7）。不仅表示物质的量nB时要标明B的化学式，而且在表示含有物质的量所有其他导出量时，也必须标出B的化学式。例如：摩尔质量MB、摩尔体积VB、物质的量浓度cB、…。

（5）摩尔是物质的量的单位。它既不是质量单位，也不是计数单位，不能离开物质的量去讨论摩尔。按照定义，使用摩尔时已经指明基本单元，因而不能再称为“摩尔分子”、“摩尔原子”、“摩尔离子”了。例如：1mol O可以说成“摩尔氧原子”，但不能叫做“1摩尔原子氧”，2mol HCl可以说成“2摩尔HCl分子”，但不能叫作“2摩尔分子HCl”。

（6）在GB 3102.8—93中规定了“摩尔量”的名称，这里的形容词“摩尔”具有专门的含义。在一个广延量名称前的形容词，“摩尔（的）”只限于“除以物质的量”的含义。如摩尔体积是体积除以物质的量，即Vm=V/n。摩尔热容是热容除以物质的量，即Cm=C/n。

根据上述原则，摩尔体积Vm、摩尔热容Cm或者任何其他摩尔量名称中的形容词“摩尔”，不应该理解成物质的量的SI单位的摩尔。在广延量名称前的形容词“摩尔”只能理解成每单位物质的量的意思。

（7）引入物质的量这一基本量之后，克原子数、克分子数、克当量数应废除。引用摩尔这一基本单位之后，克原子、克分子、克离子、克当量等应废除。例如：应以1mol A r代替1g原子Ar，以1mol H2SO4代替1g分子H2SO4，以1mol H+代替1g离子H+。

（六）摩尔质量

1.摩尔质量定义

摩尔质量（molamass）定义：物质B的摩尔质量是质量m除以物质的量nB。国际符号为M，量方程为：

摩尔质量的SI单位为kg/mol，读作千克每摩尔。在分析化学中，摩尔质量的单位常用g/mol。

由定义可知，摩尔质量是一个包含物质的量的导出量，因此，使用摩尔质量这个量时，与使用物质的量一样，必须注明基本单元。一个物质基本单元不同，其摩尔质量也不同，所以摩尔质量为基本单元的摩尔质量。