GB 3102.8 物理化学和分子物理学的量和单位
中华人民共和国国家标准 物理化学和分子物理学的量和单位 Quantities and units—Physical chemistry and molecular physics GB 3102.8 沿革和最新版 |
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引言
[编辑]本标准等效采用国际标准 ISO 31-8:1992《量和单位 第八部分:物理化学和分子物理学》。
本标准是目前已经制定的有关量和单位的一系列国家标准之一,这一系列国家标准是:
GB 3102.8 物理化学和分子物理学的量和单位;
上述国家标准贯彻了《中华人民共和国计量法》、《中华人民共和国标准化法》、国务院于 1984 年 2 月 27 日公布的《关于在我国统一实行法定计量单位的命令》和《中华人民共和国法定计量单位》。
本标准的主要内容以表格的形式列出。表格中有关量的各栏列于左面各页,而将其单位列于对应的右面各页并对齐。两条实线间的全部单位都是左面各页相应实线间的量的单位。
量的表格列出了本标准领域中最重要的量及其符号,并在大多数情况下给出了量的定义,但这些定义只用于识别,并非都是完全的。
某些量的矢量特性,特别是当定义需要时,已予指明,但并不企图使其完整或一致。
在大多数情况下,每个量只给出一个名称和一个符号。当一个量给出两个或两个以上的名称或符号,而未加以区別时,则它们处于同等的地位。当有两种斜体字母(例如:𝜗、𝜃、𝜑、𝜙、𝑔、𝘨)存在时,只给出其中之一,但这并不意味另一个不同等适用。一般这种异体字不应给予不同的意义。在括号中的符号为“备用符号”,供在特定情况下主符号以不同意义使用时使用。
量的相应单位连同其国际符号和定义一起列出。
单位按下述方式编排:
一般只给出 SI 单位。应使用 SI 单位及其用 SI 词头构成的十进倍数和分数单位。十进倍数和分数单位未明确地给出。
可与 SI 的单位并用的和属于国家法定计量单位的非 SI 的单位列于 SI 单位之下,并用虚线与相应的 SI 单位隔开。专门领域中使用的非国家法定计量单位列于“换算因数和备注”栏。一些非国家法定计量单位列于附录(参考件)中,这些参考件不是标准的组成部分。
关于量纲一的量的单位说明:
任何量纲一的量的一贯单位都是数字一(1)。在表示这种量的值时,单位 1 一般并不明确写出。词头不应加在数字 1 上构成此单位的十进倍数或分数单位。词头可用 10 的乘方代替。
例:
折射率 𝑛 = 1.53 × 1 = 1.53
雷诺数 𝑅𝑒 = 1.32 × 10³
考虑到一般是将平面角表示为两长度之比,将立体角表示为面积与长度的平方之比,国际计量委员会(CIPM)在 1980 年规定,在国际单位制中弧度和球面度为无量纲的导出单位;这就意味着将平面角和立体角作为无量纲的导出量。为了便于识别量纲相同而性质不同的量,在导出单位的表示式中可以使用单位弧度和球面度。
数值表示:
“定义”栏中的所有数值都是准确的。
在“换算因数和备注”栏中的数值如果是准确的,则在数值后用括号加注“准确值”字样。
本标准的特殊说明:
本标准中的相对原子质量 𝐴 和相对分子质量 𝑀ᵣ,以前分别称为原子量(atomic weight)和分子量(molecular weight)。在使用中,应有计划地逐步采用本标准的名称。不应将它们与摩尔质量混淆。
代表物质的符号表示成右下标,例如 𝑐B,𝑤B,𝑝B。
一般宜将具体物质的符号及其状态置于与主符号齐线的括号中,例如 𝑐(H₂SO₄)。
右上标 * 表示“纯的”,而右上标 ⊖ 表示“标准”。
例:
对于摩尔体积,Vₘ(K2SO4,在 H2O 中,0.1 mol · dm⁻³, 298.15 K);
对于标准摩尔定压热容,𝐶⊖
𝑝, m (H2O, g, 298.15 K) = 33.58 J · Κ⁻¹·mol⁻¹。
象 𝜑B = 𝑥B𝑉*
m, B /∑A𝑥A𝑉*
m, A 这样的表示式,式中 𝜑B 代表在物质 A, B, C, … 的混合物中一特殊物质 Β 的体积分数,𝑥A 代表物质 A 的摩尔分数,而 𝑉*
m, A 代表纯物质 A 的摩尔体积,并且式中所有摩尔体积 𝑉*
m, A , 𝑉*
m, B , 𝑉*
m, C , …都采用在同一温度和压力时的,右边的求和是在组成混合物的 A, B, C, … 所有物质的范围求和,这样 ∑A𝑥A = 1。
化学元素的名称和符号,列于附录 Α;化学元素和核素的符号,列于附录 B;pH 的定义,列于附录 C。这些附录都是补充件。
正文
[编辑]1 主题内容与适用范围
[编辑]本标准规定了周期及其有关现象的量和单位的名称与符号;在适当时,给出了换算因数。
本标准适用于所有科学技术领域。
2 名称和符号
[编辑]量:8-1.1~8-6 | 单位:8-1.a〜8-6a |
relative atomic mass
以前称为原子量
one
relative molecular mass
相对原子质量或相对分子质量决定于核素的组成
number of molecules or other elementary entities
one
amount of substance
当 𝑛 用来表示粒子数密度时,可用 𝜈 来代替 𝑛。参阅 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
式中为确定化学组成的物质之相对分子质量
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 | 单位:8-7.a〜8-9.a |
molar thermodynamic energy
𝑈ₘ = 𝑈/𝑛
joule per mole
molar enthalpy
𝐻ₘ = 𝐻/𝑛
摩尔亥姆霍兹自由能
molar Helmholtz function,
molar Helmholtz free energy
𝐴ₘ = 𝐴/𝑛
摩尔吉布斯自由能
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 | 单位:8-10.&〜8-14.8 |
volumic number of molecules (or particles),
分子(或粒子)数密度
number density of molecules (or particles)
𝑛= 𝑁/𝑉
reciprocal cubic metre,
负三次方米 metre to the power minus three
molecular concentration of B
volumic mass,
质量密度
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 的物质的量浓度
amount-of-substance concentration of B
mole per cubic metre
mole per litre
1 mol/dm³
mole fraction of B
对于单一溶质的溶液,
𝑟 = 𝑥/(1 − 𝑥)
one
mole ratio of solute B
量:8-15〜8-19 | 单位:8-15.3~8-19.a |
volume fraction of
B
𝜑B = 𝑥B𝑉*
m,B /(∑A𝑥A𝑉*
m,A )
式中是纯物质 A 在相同温度和压力时的摩尔体积,而 ∑ 代表在全部物质范围求和
代替纯物质 A 的摩尔体积 𝑉*
m,A ,纯物质 A 的偏摩尔体积可用 𝑉*
A 表示,𝑉*
A 与 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 为 B 的物质的量,𝐺 为吉布斯函数
𝜇 = 𝐺/𝑛 = 𝐺ₘ
式中 𝐺ₘ为摩尔吉布斯函数。
符号 𝜇 也用来表示量 𝐺ₘ/𝐿,𝐿 为阿伏加德罗常数
joule per mole
absolute activity of B
one
𝑝B = 𝑥B𝑝
式中 𝑝为压力
pascal
量:8-20〜8-22.2 | 单位: 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)
式中为标准压力,通常选择为 100 kPa
以前通常将 𝑝⊖ 选择为 101.325 kPa
one
activity factor of B (in a liquid or a solid mixture)
𝑓B = 𝜆B/(𝜆*
B 𝑥B)
式中𝜆*
B 为纯物质 B 在相同温度和压力时的绝对活度
(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 | 单位: 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}
以浓度比作为类似定义的量 𝑎𝑐, B,也称为溶质 B 的活度或相对活度,𝑐⊖ 为标准浓度,通常为 1 mol/dm³。
𝑎𝑐, B = 𝜆B ⋅ lim
Σ𝑐B→0{(𝑐B/𝑐⊖)/𝜆B}
式中 ∑ 代表在全部溶质范围求和
one
activity factor of solute B
(especially in a dilute liquid solution)
𝛾B = 𝑎B/(𝑚B/𝑚⊖)
𝑦B = 𝑎𝑐, B/(𝑐B/𝑐⊖)
此量也称为溶质 B 的活度系数
(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 ∑ 代表在全部溶质范围求和
量: 8-25.1~8-25.3 | 单位:8-25.a |
溶剂 A 的相对活度(特别是在稀薄液体溶液中)
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 为溶剂 A 的摩尔质量,而∑ 代表在全部溶质范围求和
standard absolute activity of solvent A (especially in a dilute liquid solution)
A
𝜆⊖
A = 𝜆*
A (𝑝⊖)
量:8-26〜8-29 | 单位:8-26.3〜8-29.& |
osmotic pressure
pascal
stoichiometric number of B
0 = ∑B 𝜈BB
中的数字或简分数,式中符号 B 表示包含在反应中的分子、原子或离子
one
affinity (of a chemical reaction)
joule per mole
extent of reaction
d𝜉 = 𝜈 − 1
B d𝑛B
式中 𝑛B 为 B 的物质的量
mole
量: 8-30 | 单位: 8-30.a |
standard equilibrium constant
B ) − 𝜈B
其他的“平衡常数”决定于温度和压力。
例:
对气体反应,𝐾𝑓 = ∏B(𝑓B)𝜈B;
对混合物中的反应,𝐾𝑥𝑓 = ∏B(𝑥B𝑓B)𝜈B;
对溶液中的反应,𝐾𝑎 = ∏B(𝑎B)𝜈B;
其他一些“平衡常数”则决定于温度、压力和组成例:
对气体反应,𝐾𝑝 = ∏B(𝑝B)𝜈B;
对混合物中的反应,𝐾𝑥 = ∏B(𝑥B)𝜈B;
对溶液中的反应,𝐾𝑚 = ∏B(𝑚B)𝜈B;
或
𝐾𝑐 = ∏B(𝑐B)𝜈B
上述有些“平衡常数”(𝐾𝑓, 𝐾𝑝, 𝐾𝑚, 𝐾𝑐) 并非总是量纲一的量。
同样,由电解质C𝑥A𝑦 所饱和的溶液,其标准溶度积也是量纲一的量。
𝐾⊖ = 𝑥𝑥𝑦𝑦(𝑚𝛾/𝑚⊖)𝑥+𝑦
式中 𝑚 和 𝛾分别为 C𝑥A𝑦 在溶液中的质量摩尔浓度和活度因子,而 𝑚⊖ 为标准质量摩尔浓度,通常为 1 mol/kg
one
量:8-31〜8-34.4 | 单位: 8-31.a〜8-34.a |
mass of molecule
式中 𝑚ᵤ 为原子质量常量。
关于 𝑚ᵤ 参阅 GB 3102.9
kilogram
unified atomic mass unit
参阅 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 ∑ 代表对与给定能量、体积、外场和含量一致的所有量子态求和
式中为 𝑆 熵,符号 𝑘 可参阅 8-37
one
canonicalpartition function
式中∑ 代表对与给定体积、外场和含量一致的所有量子态求和,而 𝐸𝑟 是第 𝑟 个量子态的能量
式中 𝐴 为亥姆霍兹函数
grand-canonical partition function,
grand partition function
𝑁A, 𝑁B, … 𝑍(𝑁A, 𝑁B, …) ⋅ 𝜆𝑁A
A ⋅ 𝜆𝑁B
B ⋅ …
式中 𝑍(𝑁A, 𝑁B, …) 为指定数目的粒子 A, B, …的正则配分函数,而 𝜆A, 𝜆B, … 为粒子 A, B, …的绝对活度
式中 𝜇B 为 B 的化学势
molecular partition function,
partition function of a molecule
式中 𝜀𝑖 为与给定体积和外场一致的分子第 𝑖 个允许的量子态的能量
量:8-35〜8-42 | 单位:8-35.a〜8-42.a |
statistical weight
one
molar gas constant
𝑝𝑉ₘ = 𝑅𝑇
joule per mole kelvin
Boltzmann constant
𝛽 用来代表 1/𝑘𝑇 其中 𝑇 为热力学温度
joule per kelvin
mean free path
metre
diffusion coefficient
式中 𝐶B 为 B 在混合物中的局部分子浓度,而 ⟨𝝂B⟩ 为分子 B 的局部平均速度
metre squared per second
thermal diffusion ratio
𝐠𝐫𝐚𝐝 𝑥B = − (𝑘𝑇/𝑇) 𝐠𝐫𝐚𝐝 𝑇
式中 𝑥B 为较重物质B 的局部摩尔分数,而 𝑇 为局部温度
one
thermaldiffusion factor
式中 𝑥A 和 𝑥B 为两物质的局部摩尔分数
thermal diffusion coefficient
metre squared per second
proton number
one
量:8-43〜8-49 | 单位: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 | 单位:8-50.3〜8-54.3 |
transport number of the ion B,
离子B 的电流分数
current fraction of the ion B
one
rate of conversion
式中 𝑡 为时间
mole per second
angle of optical rotation
radian
molar optical rotatory power
式中 𝑛 为旋光性组元在横截面积 𝐴的线性偏振光束途径中之物质的量
radian square metre per mole
massic optical rotatory power,
比旋光本领
specific optical rotatory power
式中 𝑚为旋光性组元在横截面积 𝐴 的线性偏振光束途径中之质量
radian square metre per kilogram
附录
[编辑]附录A
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附录B
[编辑]化学元素符号应当用罗马(正)体书写,在符号后不得附加圆点(句子结尾的正常标点除外)。
例:
H He C Ca
说明核素或分子的附加下标或上标,应具有下列意义及位置:
核素的核子数(质量数)表示在左上标位置,例如
14N
分子中核素的原子数表示在右下标位置,例如
14N2
质子数(原子序数)可在左下标位置指出,例如
64Gd
如有必要,离子态或激发态可在右上标位置指出。
例:
离子态: Na+,PO3−
4 或(PO4)3−
电子激发态: He*,NO*
核激发态: 110Ag*,110Agm
附录C
[编辑]pH 是从操作上定义的。对于溶液 X,测量下列伽伐尼电池的电动势 𝐸X:
将未知 pH(X) 的溶液 X 换成标准pH(S) 的溶液 S,同样测量电池的电动势 𝐸S。则
式中 𝐹为法拉第常数,𝑅 为摩尔气体常数,𝑇 为热力学温度。因此,所定义的 pH 是量纲一的量[2]。
一些标准溶液的 pH(S) 值,载于 IUPAC, Definition of pH Scales, Standard Reference Values, Measurement of pH and Related Terminology, Pure Appl. Chem, 57(1985), 531–542。
pH 没有基本的意义,其定义为一种实用定义。但是在总离子强度小于 0.1 mol/kg 的稀薄水溶液有限范围,既非强酸性又非强碱性(2 < pH < 12),则定义使有
式中 𝑚(H+) 或 𝑐(H+) 代表氢离子H+ 的质量摩尔浓度或氢离子 H+ 的浓度,而 𝛾± 或 𝑦± 代表溶液中典型 1-1 电解质的以质量摩尔浓度为基础的平均离子活度因子或以浓度为基础的平均离子活度因子。
备注
[编辑]- ↑ 引自:IUPAC, Physical Chemistry Division: Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry (1988)。括号中附加的名称作为资料用。
- ↑ 根据 GB 3101-93 规定,量的符号一般应以斜体书写和印刷,而量 pH 则例外,以正体书写和印刷。
附加说明:
[编辑]本标准由全国量和单位标准化技术委员会提出并归口。
本标准由全国量和单位标准化技术委员会第五分委员会负责起草。
本标准主要起草人刘天和、刘芸、胡日恒。
本作品来自强制性中华人民共和国国家标准。
- 根据《国家版权局版权管理司关于标准著作权纠纷给最高人民法院的答复》(权司〔1999〕50号),“强制性标准是具有法规性质的技术性规范”,所以依据《中华人民共和国著作权法》第五条,不适用著作权保护;但《国家版权局版权管理司关于标准著作权纠纷给最高人民法院的答复》也指出“推荐性标准不属于法规性质的技术性规范,属于著作权法保护的范围。”
- 根据《国家版权局关于在查处侵权盗版案件中标准类出版物有关著作权法律适用问题的复函》(国版发函〔2020〕1号):“强制性标准是具有法规性质的技术性规范,不受著作权法保护。”
- 根据《强制性国家标准管理办法》第五十一条第二款:“制定强制性国家标准参考相关国际标准的,应当遵守相关国际标准化组织的版权政策。”故所有参考相关国际标准制定的强制性国家标准,其版权参照对应标准化组织的版权政策执行。
- 此外,1989年4月1日颁布实施、2018年3月6日废止的《标准化法条文解释》(原国家技术监督局令第12号)第十四条规定:“……推荐性标准一旦纳入指令性文件,将具有相应的行政约束力。”据此,在1989年4月1日至2018年1月1日期间被纳入指令性文件且具有行政强制力的国家标准,是具有强制性的标准。
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