GB 3102.8-1993 物理化學和分子物理學的量和單位
中華人民共和國國家標準 物理化學和分子物理學的量和單位 Quantities and units—Physical chemistry and molecular physics GB 3102.8-1993 1993年12月 |
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引言
[編輯]本標準等效採用國際標準 ISO 31-8:1992《量和單位 第八部分:物理化學和分子物理學》。
本標準是目前已經制定的有關量和單位的一系列國家標準之一,這一系列國家標準是:
GB 3102.8 物理化學和分子物理學的量和單位;
上述國家標準貫徹了《中華人民共和國計量法》、《中華人民共和國標準化法》、國務院於 1984 年 2 月 27 日公布的《關於在我國統一實行法定計量單位的命令》和《中華人民共和國法定計量單位》。
本標準的主要內容以表格的形式列出。表格中有關量的各欄列於左面各頁,而將其單位列於對應的右面各頁並對齊。兩條實線間的全部單位都是左面各頁相應實線間的量的單位。
量的表格列出了本標準領域中最重要的量及其符號,並在大多數情況下給出了量的定義,但這些定義只用於識別,並非都是完全的。
某些量的矢量特性,特別是當定義需要時,已予指明,但並不企圖使其完整或一致。
在大多數情況下,每個量只給出一個名稱和一個符號。當一個量給出兩個或兩個以上的名稱或符號,而未加以區別時,則它們處於同等的地位。當有兩種斜體字母(例如:𝜗、𝜃、𝜑、𝜙、𝑔、𝘨)存在時,只給出其中之一,但這並不意味另一個不同等適用。一般這種異體字不應給予不同的意義。在括號中的符號為「備用符號」,供在特定情況下主符號以不同意義使用時使用。
量的相應單位連同其國際符號和定義一起列出。
單位按下述方式編排:
一般只給出 SI 單位。應使用 SI 單位及其用 SI 詞頭構成的十進倍數和分數單位。十進倍數和分數單位未明確地給出。
可與 SI 的單位並用的和屬於國家法定計量單位的非 SI 的單位列於 SI 單位之下,並用虛線與相應的 SI 單位隔開。專門領域中使用的非國家法定計量單位列於「換算因數和備註」欄。一些非國家法定計量單位列於附錄(參考件)中,這些參考件不是標準的組成部分。
關於量綱一的量的單位說明:
任何量綱一的量的一貫單位都是數字一(1)。在表示這種量的值時,單位 1 一般並不明確寫出。詞頭不應加在數字 1 上構成此單位的十進倍數或分數單位。詞頭可用 10 的乘方代替。
例:
折射率 𝑛 = 1.53 × 1 = 1.53
雷諾數 𝑅𝑒 = 1.32 × 10³
考慮到一般是將平面角表示為兩長度之比,將立體角表示為面積與長度的平方之比,國際計量委員會(CIPM)在 1980 年規定,在國際單位制中弧度和球面度為無量綱的導出單位;這就意味着將平面角和立體角作為無量綱的導出量。為了便於識別量綱相同而性質不同的量,在導出單位的表示式中可以使用單位弧度和球面度。
數值表示:
「定義」欄中的所有數值都是準確的。
在「換算因數和備註」欄中的數值如果是準確的,則在數值後用括號加注「準確值」字樣。
本標準的特殊說明:
本標準中的相對原子質量 𝐴 和相對分子質量 𝑀ᵣ,以前分別稱為原子量(atomic weight)和分子量(molecular weight)。在使用中,應有計劃地逐步採用本標準的名稱。不應將它們與摩爾質量混淆。
代表物質的符號表示成右下標,例如 𝑐B,𝑤B,𝑝B。
一般宜將具體物質的符號及其狀態置於與主符號齊線的括號中,例如 𝑐(H₂SO₄)。
右上標 * 表示「純的」,而右上標 ⊖ 表示「標準」。
例:
對於摩爾體積,Vₘ(K2SO4,在 H2O 中,0.1 mol · dm⁻³, 298.15 K);
對於標準摩爾定壓熱容,𝐶⊖
𝑝, m (H2O, g, 298.15 K) = 33.58 J · Κ⁻¹·mol⁻¹。
象 𝜑B = 𝑥B𝑉*
m, B /∑A𝑥A𝑉*
m, A 這樣的表示式,式中 𝜑B 代表在物質 A, B, C, … 的混合物中一特殊物質 Β 的體積分數,𝑥A 代表物質 A 的摩爾分數,而 𝑉*
m, A 代表純物質 A 的摩爾體積,並且式中所有摩爾體積 𝑉*
m, A , 𝑉*
m, B , 𝑉*
m, C , …都採用在同一溫度和壓力時的,右邊的求和是在組成混合物的 A, B, C, … 所有物質的範圍求和,這樣 ∑A𝑥A = 1。
化學元素的名稱和符號,列於附錄 Α;化學元素和核素的符號,列於附錄 B;pH 的定義,列於附錄 C。這些附錄都是補充件。
正文
[編輯]1 主題內容與適用範圍
[編輯]本標準規定了周期及其有關現象的量和單位的名稱與符號;在適當時,給出了換算因數。
本標準適用於所有科學技術領域。
2 名稱和符號
[編輯]量:8-1.1~8-6 | 單位:8-1.a〜8-6a |
relative atomic mass
以前稱為原子量
one
relative molecular mass
相對原子質量或相對分子質量決定於核素的組成
number of molecules or other elementary entities
one
amount of substance
當 𝑛 用來表示粒子數密度時,可用 𝜈 來代替 𝑛。參閱 8-10.1
mole
Avogadro constant
𝐿= 𝑁/𝑛
reciprocal mole,
mole to the power minus one
molar mass
𝑀= 𝑚/𝑛
kilogram per mole
式中為確定化學組成的物質之相對分子質量
molar volume
𝑉ₘ = 𝑉/𝑛
𝑉ₘ,₀ = (0.022 414 10 ± 0.000 000 19) m³/mol¹⁾
cubic metre per mole
量:8-7.1~8-9 | 單位:8-7.a〜8-9.a |
molar thermodynamic energy
𝑈ₘ = 𝑈/𝑛
joule per mole
molar enthalpy
𝐻ₘ = 𝐻/𝑛
摩爾亥姆霍茲自由能
molar Helmholtz function,
molar Helmholtz free energy
𝐴ₘ = 𝐴/𝑛
摩爾吉布斯自由能
molar Gibbs function,
molar Gibbs free energy
𝐺ₘ = 𝐺/𝑛
molar heat capacity
𝐶ₘ = 𝐶/𝑛
joule per mole kelvin
molar heat capacity at constant pressure
𝐶𝑝,m = 𝐶𝑝/𝑛
molar heat capacity at constant volume
𝐶𝑉,m = 𝐶𝑉/𝑛
molar entropy
𝑆ₘ = 𝑆/𝑛
joule per mole kelvin
量:8-10.1〜8-14.2 | 單位:8-10.&〜8-14.8 |
volumic number of molecules (or particles),
分子(或粒子)數密度
number density of molecules (or particles)
𝑛= 𝑁/𝑉
reciprocal cubic metre,
負三次方米 metre to the power minus three
molecular concentration of B
volumic mass,
質量密度
mass density,
密度
density
kilogram per cubic metre
mass concentration of B
kilogram per litre
mass fraction of B
one
concentration of B,
B 的物質的量濃度
amount-of-substance concentration of B
mole per cubic metre
mole per litre
1 mol/dm³
mole fraction of B
對於單一溶質的溶液,
𝑟 = 𝑥/(1 − 𝑥)
one
mole ratio of solute B
量:8-15〜8-19 | 單位:8-15.3~8-19.a |
volume fraction of
B
𝜑B = 𝑥B𝑉*
m,B /(∑A𝑥A𝑉*
m,A )
式中是純物質 A 在相同溫度和壓力時的摩爾體積,而 ∑ 代表在全部物質範圍求和
代替純物質 A 的摩爾體積 𝑉*
m,A ,純物質 A 的偏摩爾體積可用 𝑉*
A 表示,𝑉*
A 與 𝑉*
m,A 完全相等
one
molality of solute B
mole per kilogram
chemicalpotential of B
𝜇B = (∂𝐺/∂𝑛B)𝑇, 𝑝, 𝑛C, …
式中 𝑛B 為 B 的物質的量,𝐺 為吉布斯函數
𝜇 = 𝐺/𝑛 = 𝐺ₘ
式中 𝐺ₘ為摩爾吉布斯函數。
符號 𝜇 也用來表示量 𝐺ₘ/𝐿,𝐿 為阿伏加德羅常數
joule per mole
absolute activity of B
one
𝑝B = 𝑥B𝑝
式中 𝑝為壓力
pascal
量:8-20〜8-22.2 | 單位: 8-20.a〜8-22.a |
fugacity of B (in a gaseous mixture)
𝑝→0(𝑥B𝑝/𝜆B)
standard absolute activity of B (in a gaseous mixture)
B = (𝑝⊖/𝑥B) ⋅ lim
𝑝→0(𝜆B/𝑝)
式中為標準壓力,通常選擇為 100 kPa
以前通常將 𝑝⊖ 選擇為 101.325 kPa
one
activity factor of B (in a liquid or a solid mixture)
𝑓B = 𝜆B/(𝜆*
B 𝑥B)
式中𝜆*
B 為純物質 B 在相同溫度和壓力時的絕對活度
(activity coefficient of B)
one
standard absolute activity of B (in a liquid or solid mixture)
B
B = 𝜆*
B (𝑝⊖)
量: 8-23〜8-24.2 | 單位: 8-23.a〜8-24.a |
activity of solute B,
relative activity of solute B (especially in a dilute liquid solution)
Σ𝑚B→0{(𝑚B/𝑚⊖)/𝜆B}
以濃度比作為類似定義的量 𝑎𝑐, B,也稱為溶質 B 的活度或相對活度,𝑐⊖ 為標準濃度,通常為 1 mol/dm³。
𝑎𝑐, B = 𝜆B ⋅ lim
Σ𝑐B→0{(𝑐B/𝑐⊖)/𝜆B}
式中 ∑ 代表在全部溶質範圍求和
one
activity factor of solute B
(especially in a dilute liquid solution)
𝛾B = 𝑎B/(𝑚B/𝑚⊖)
𝑦B = 𝑎𝑐, B/(𝑐B/𝑐⊖)
此量也稱為溶質 B 的活度係數
(activity coefficient of solute B )
one
standard absolute activity of solute B (especially in a dilute liquid solution)
B
𝜆⊖
B = lim
Σ𝑚B→0{𝜆B(𝑝⊖)𝑚⊖/𝑚B}}
式中 ∑ 代表在全部溶質範圍求和
量: 8-25.1~8-25.3 | 單位:8-25.a |
溶劑 A 的相對活度(特別是在稀薄液體溶液中)
activity of solvent A,
relative activity of solvent A (especially in a dilute liquid solution)
A 之比
A
one
osmotic factor of solvent A (especially in a dilute liquid solution)
式中 𝑀A 為溶劑 A 的摩爾質量,而∑ 代表在全部溶質範圍求和
standard absolute activity of solvent A (especially in a dilute liquid solution)
A
𝜆⊖
A = 𝜆*
A (𝑝⊖)
量:8-26〜8-29 | 單位:8-26.3〜8-29.& |
osmotic pressure
pascal
stoichiometric number of B
0 = ∑B 𝜈BB
中的數字或簡分數,式中符號 B 表示包含在反應中的分子、原子或離子
one
affinity (of a chemical reaction)
joule per mole
extent of reaction
d𝜉 = 𝜈 − 1
B d𝑛B
式中 𝑛B 為 B 的物質的量
mole
量: 8-30 | 單位: 8-30.a |
standard equilibrium constant
B ) − 𝜈B
其他的「平衡常數」決定於溫度和壓力。
例:
對氣體反應,𝐾𝑓 = ∏B(𝑓B)𝜈B;
對混合物中的反應,𝐾𝑥𝑓 = ∏B(𝑥B𝑓B)𝜈B;
對溶液中的反應,𝐾𝑎 = ∏B(𝑎B)𝜈B;
其他一些「平衡常數」則決定於溫度、壓力和組成例:
對氣體反應,𝐾𝑝 = ∏B(𝑝B)𝜈B;
對混合物中的反應,𝐾𝑥 = ∏B(𝑥B)𝜈B;
對溶液中的反應,𝐾𝑚 = ∏B(𝑚B)𝜈B;
或
𝐾𝑐 = ∏B(𝑐B)𝜈B
上述有些「平衡常數」(𝐾𝑓, 𝐾𝑝, 𝐾𝑚, 𝐾𝑐) 並非總是量綱一的量。
同樣,由電解質C𝑥A𝑦 所飽和的溶液,其標準溶度積也是量綱一的量。
𝐾⊖ = 𝑥𝑥𝑦𝑦(𝑚𝛾/𝑚⊖)𝑥+𝑦
式中 𝑚 和 𝛾分別為 C𝑥A𝑦 在溶液中的質量摩爾濃度和活度因子,而 𝑚⊖ 為標準質量摩爾濃度,通常為 1 mol/kg
one
量:8-31〜8-34.4 | 單位: 8-31.a〜8-34.a |
mass of molecule
式中 𝑚ᵤ 為原子質量常量。
關於 𝑚ᵤ 參閱 GB 3102.9
kilogram
unified atomic mass unit
參閱 GB 3102.9
electric dipole moment of molecule
𝒑 × 𝑬 = 𝑻
coulomb metre
electric polarizability of molecule
coulomb metre squared per volt
microcanonical partition function
式中 ∑ 代表對與給定能量、體積、外場和含量一致的所有量子態求和
式中為 𝑆 熵,符號 𝑘 可參閱 8-37
one
canonicalpartition function
式中∑ 代表對與給定體積、外場和含量一致的所有量子態求和,而 𝐸𝑟 是第 𝑟 個量子態的能量
式中 𝐴 為亥姆霍茲函數
grand-canonical partition function,
grand partition function
𝑁A, 𝑁B, … 𝑍(𝑁A, 𝑁B, …) ⋅ 𝜆𝑁A
A ⋅ 𝜆𝑁B
B ⋅ …
式中 𝑍(𝑁A, 𝑁B, …) 為指定數目的粒子 A, B, …的正則配分函數,而 𝜆A, 𝜆B, … 為粒子 A, B, …的絕對活度
式中 𝜇B 為 B 的化學勢
molecular partition function,
partition function of a molecule
式中 𝜀𝑖 為與給定體積和外場一致的分子第 𝑖 個允許的量子態的能量
量:8-35〜8-42 | 單位:8-35.a〜8-42.a |
statistical weight
one
molar gas constant
𝑝𝑉ₘ = 𝑅𝑇
joule per mole kelvin
Boltzmann constant
𝛽 用來代表 1/𝑘𝑇 其中 𝑇 為熱力學溫度
joule per kelvin
mean free path
metre
diffusion coefficient
式中 𝐶B 為 B 在混合物中的局部分子濃度,而 ⟨𝝂B⟩ 為分子 B 的局部平均速度
metre squared per second
thermal diffusion ratio
𝐠𝐫𝐚𝐝 𝑥B = − (𝑘𝑇/𝑇) 𝐠𝐫𝐚𝐝 𝑇
式中 𝑥B 為較重物質B 的局部摩爾分數,而 𝑇 為局部溫度
one
thermaldiffusion factor
式中 𝑥A 和 𝑥B 為兩物質的局部摩爾分數
thermal diffusion coefficient
metre squared per second
proton number
one
量:8-43〜8-49 | 單位:8-43.a〜8-49.3 |
elementary charge
𝑒 = (1.602 177 33 ± 0.000 000 49) × 10⁻¹⁹ C ¹⁾
coulomb
charge number of ion
one
Faraday constant
coulomb per mole
ionic strength
𝐼 | = |
|
∑ 𝑧2 i 𝑚i |
mole per kilogram
degree of dissociation
one
electrolytic conductivity
𝜅= 𝑗/𝐸
siemens per metre
molar conductivity
𝛬ₘ = 𝜅/𝑐
siemens metre squared per mole
量:8-50〜8-54 | 單位:8-50.3〜8-54.3 |
transport number of the ion B,
離子B 的電流分數
current fraction of the ion B
one
rate of conversion
式中 𝑡 為時間
mole per second
angle of optical rotation
radian
molar optical rotatory power
式中 𝑛 為旋光性組元在橫截面積 𝐴的線性偏振光束途徑中之物質的量
radian square metre per mole
massic optical rotatory power,
比旋光本領
specific optical rotatory power
式中 𝑚為旋光性組元在橫截面積 𝐴 的線性偏振光束途徑中之質量
radian square metre per kilogram
附錄
[編輯]附錄A
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附錄B
[編輯]化學元素符號應當用羅馬(正)體書寫,在符號後不得附加圓點(句子結尾的正常標點除外)。
例:
H He C Ca
說明核素或分子的附加下標或上標,應具有下列意義及位置:
核素的核子數(質量數)表示在左上標位置,例如
14N
分子中核素的原子數表示在右下標位置,例如
14N2
質子數(原子序數)可在左下標位置指出,例如
64Gd
如有必要,離子態或激發態可在右上標位置指出。
例:
離子態: Na+,PO3−
4 或(PO4)3−
電子激發態: He*,NO*
核激發態: 110Ag*,110Agm
附錄C
[編輯]pH 是從操作上定義的。對於溶液 X,測量下列伽伐尼電池的電動勢 𝐸X:
將未知 pH(X) 的溶液 X 換成標準pH(S) 的溶液 S,同樣測量電池的電動勢 𝐸S。則
式中 𝐹為法拉第常數,𝑅 為摩爾氣體常數,𝑇 為熱力學溫度。因此,所定義的 pH 是量綱一的量[2]。
一些標準溶液的 pH(S) 值,載於 IUPAC, Definition of pH Scales, Standard Reference Values, Measurement of pH and Related Terminology, Pure Appl. Chem, 57(1985), 531–542。
pH 沒有基本的意義,其定義為一種實用定義。但是在總離子強度小於 0.1 mol/kg 的稀薄水溶液有限範圍,既非強酸性又非強鹼性(2 < pH < 12),則定義使有
式中 𝑚(H+) 或 𝑐(H+) 代表氫離子H+ 的質量摩爾濃度或氫離子 H+ 的濃度,而 𝛾± 或 𝑦± 代表溶液中典型 1-1 電解質的以質量摩爾濃度為基礎的平均離子活度因子或以濃度為基礎的平均離子活度因子。
備註
[編輯]- ↑ 引自:IUPAC, Physical Chemistry Division: Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry (1988)。括號中附加的名稱作為資料用。
- ↑ 根據 GB 3101-93 規定,量的符號一般應以斜體書寫和印刷,而量 pH 則例外,以正體書寫和印刷。
附加說明:
[編輯]本標準由全國量和單位標準化技術委員會提出並歸口。
本標準由全國量和單位標準化技術委員會第五分委員會負責起草。
本標準主要起草人劉天和、劉芸、胡日恆。
本作品來自強制性中華人民共和國國家標準。
- 根據《國家版權局版權管理司關於標準著作權糾紛給最高人民法院的答覆》(權司〔1999〕50號),「強制性標準是具有法規性質的技術性規範」,所以依據《中華人民共和國著作權法》第五條,不適用著作權保護;但《國家版權局版權管理司關於標準著作權糾紛給最高人民法院的答覆》也指出「推薦性標準不屬於法規性質的技術性規範,屬於著作權法保護的範圍。」
- 根據《國家版權局關於在查處侵權盜版案件中標準類出版物有關著作權法律適用問題的復函》(國版發函〔2020〕1號):「強制性標準是具有法規性質的技術性規範,不受著作權法保護。」
- 根據《強制性國家標準管理辦法》第五十一條第二款:「制定強制性國家標準參考相關國際標準的,應當遵守相關國際標準化組織的版權政策。」故所有參考相關國際標準制定的強制性國家標準,其版權參照對應標準化組織的版權政策執行。
- 此外,1989年4月1日頒布實施、2018年3月6日廢止的《標準化法條文解釋》(原國家技術監督局令第12號)第十四條規定:「……推薦性標準一旦納入指令性文件,將具有相應的行政約束力。」據此,在1989年4月1日至2018年1月1日期間被納入指令性文件且具有行政強制力的國家標準,是具有強制性的標準。
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