相对原子质量的定义
相对原子质量，是化学中一个极其重要的基本概念，它表示一个原子的平均质量与碳-12原子质量的1/12的比值。这个定义源于国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）的正式规定。选择碳-12作为标准，是因为它在自然界中丰度稳定，且其原子核结构便于精确测量。具体而言，碳-12原子质量的1/12被定义为一个原子质量单位（amu），其值约为1.660539×10⁻²⁷千克。因此，相对原子质量是一个无量纲的比值，它直观地反映了不同原子质量的相对大小，例如氢的相对原子质量约为1，氧约为16，这意味着一个氧原子的平均质量约是一个碳-12原子质量1/12的16倍。
相对原子质量的表达式与计算
相对原子质量的数学表达式为：Ar(X) = ma(X) / [m(¹²C) / 12]。其中，Ar(X)代表元素X的相对原子质量，ma(X)代表元素X一个原子的平均质量，而m(¹²C)则代表一个碳-12原子的实际质量。这里需要特别强调的是“平均质量”。由于自然界中大多数元素都存在多种同位素（质子数相同、中子数不同的原子），因此计算相对原子质量时，必须考虑各同位素的原子质量及其在自然界中的丰度（即原子百分比）。其计算公式为：Ar = Σ（同位素原子的相对原子质量 × 该同位素的丰度）。以氯元素为例，自然界中氯-35（相对原子质量约34.97，丰度约75.77%）和氯-37（相对原子质量约36.97，丰度约24.23%）共存，其相对原子质量计算为34.97×0.7577 + 36.97×0.2423 ≈ 35.45，这正是元素周期表上氯的原子量。
相对原子质量的意义与应用
相对原子质量作为桥梁，将微观的原子世界与宏观的化学计量联系起来。它最直接的应用体现在摩尔质量的数值上：当相对原子质量以“克/摩尔”为单位时，其数值等于该元素的摩尔质量。这使得化学家能够通过称量宏观物质的质量，精确推算出其中所含的原子或分子数目，从而进行定量的化学反应计算、溶液配制和化学分析。可以说，相对原子质量是整个定量化学和现代化学工业的基石，它使得化学反应从定性描述走向了精准的定量科学。