追溯化学计量史辨析物质的量和摩尔概
念
人教版普高教材《化学必修I》对物质的量定义为物质的量是一
个物理量，它表示含有一定数目粒子的集合体.在教学中，教师一般会
结合曹冲称象的故事和打的概念引出物质的量是数目集合体.然而，1
打指12个，1mol约为6.02times;1023个.由此可见，摩尔和打的特
征更为相似，摩尔才是名副其实的数目集合体.如果因为摩尔是物质
的量的单位，教材就把物质的量定义为一定数目粒子的集合体有点牵
强附会.正是由于物质的量概念的模糊界定，长期以来人为造成教学
难点.物质的量到底是什么成为学生心中的疑问，这一疑问也困扰着
一些教师.1789年拉瓦锡提出了质量守恒定理，标志着化学计量学的
建立.化学计量学研究的是化合物组成以及在化合物形成过程中反应
物之间量的关系，200多年来，化学计量从最初的宏观质量层面转变
到微观粒子层面，这是众多科学家智慧经验的总结所形成的成果.如
今物质的量、摩尔和阿伏伽德罗常数在教材中浓缩成几句话，因此让
人迷茫、困惑.研究化学计量变迁历史，了解物质的量、摩尔的由来，
对于解读物质的量的概念是非常必要的.
1化学计量历史变迁和摩尔、物质的量的由来
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1.1原子量的测定和克分子/克原子
18世纪末、19世纪初科学家提出当量定律、定比定律和倍比定
律.卡文迪许在研究酸、碱之间反应量的关系时发现，中和同一质量的
酸所需不同碱的质量是不同的，他把碱的这一质量称为当量.1799年，
Proust提出定组成定律，即化合物的组成是固定不变的.为了解释当量
定律和定组成定律，1808年道尔顿在他的著作《化学哲学新体系》
中提出原子论和倍比定律，他同时也开始推算元素的原子量，在科学
界引起重大反响.贝采里乌斯提出相对原子质量概念，把某种元素的
原子质量定为假想值，利用化学反应中或化合物中其它元素和这种元
素的质量比推算出相对原子质量.他最初把氧原子量定为100.由于当
时人们对原子的概念还不清晰，没有意识到分子和原子的关系，错误
地把氧分子当成只含一个氧原子的单原子分子，所以原子量的测定并
不一帆风顺.1811年著名化学家阿伏伽德罗提出的分子论将道尔顿
的原子论加以完善和补充，张德生在其著作中提到康尼查罗编写的小
册子《化学哲理课程大纲》使分子-原子论被广泛接受，一些错误的化
学式被纠正.后来科学界普遍接受按照氧为16的标准测定原子量，
康尼查罗编写的原子量表与现代原子量表很接近.
1.2阿伏伽德罗定理和阿伏伽德罗常数的测量
阿伏伽德罗在1811年提出假说在相同温度和压强下，相同体积
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中的任何气体总具有相同的分子个数.该假说于1860年被科学界承
认并称之为阿伏伽德罗定理.1865年，洛施密特根据阿伏伽德罗定理，
测定出一定容积的气体所含的分子数，这标志着化学计量真正步入原
子、分子时代.如果能精确测量一定容积任何气体所含的分子数，就能
将气体体积、质量和气体所含分子数对应起来，进而计算出原子、分
子的绝对质量.因此，阿伏伽德罗定律的意义重大，为了纪念其发现者，
后人把1g分子物质所含微粒数称为阿伏伽德罗常数.阿伏伽德罗常
数的测定使得质量和粒子数之间的对应关系明确化(由以分子组成的
物质为例)，即1g分子物质所含分子数=阿伏伽德罗常数.现在来看，
阿伏伽德罗常数甚至可能改变质量的定义和标准.牛顿对质量的定义
是密度和体积的乘积.18世纪末法国采用1cm3纯水在最大密度时
的质量为1kg，1875年用铱、铂制成千克原器砝码.实物原器复制难，
长时间存放因磨损和污尘质量会有误差，被量子基准所取代是必然趋
势.如有学者就提出，如果能将阿伏伽德罗常数的精确度提高到10-9，
完全可以用含阿伏伽德罗常数倍的硅原子质量重新定义质量.
1.3克当量和摩尔
最早提出摩尔一词的是奥斯瓦尔德.1900年他的文章中出现摩
尔：我们已经观察到如果稀释1摩尔(从现在起将质量以克计