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每年国庆前后，初三小伙伴在化学学习中开始进入另外一个领域——微观世界。课堂上化学老师会向大家介绍世界物质的基本构成微粒：分子、原子还有离子。随后以分子为例介绍微粒的三个基本特征，其中一个便是分子的质量和体积都很小。在2024版的人教版课本中这么说道：1个水分子质量约为3*10^-26Kg，1滴水（以20滴水为1mL计）中大约有1.67*10^21个小水分子。
这个时候无论是同学们还是老师们都会好奇，这个分子质量是怎么测量出来的？
紧接着我们还认识了原子，知道了原子的质量可以用相对原子质量来表示，但是也有人提出疑问，为什么相对原子质量的标准一定要用C12原子呢，别的原子不可以吗？
这一切的一切，都要从测量小小的原子质量开始说起。
一 欲知分子原子质量先知分子原子大小
1917年，美国化学家欧文·朗缪尔（Irving Langmuir）使用一种油膜测出了分子的大小，这种方法的原理是：先将1滴（V）橄榄油（富含油酸，具有亲水基和疏水基，能在水面上扩散展开）滴在水面上，然后测量出油墨的表面积（S），那么油酸分子的直径d=V/S，结果大约为10^-10m。后来他进一步设计了一种称为“表面天平”的仪器，用于测定水面上的溶质引起水的表面张力的微小变化，从而计算不溶物质表面积，进而计算出其分子截面积。这项实验不仅对理解液体的表面性质有重要意义，而且对研究催化剂、酶、毒物、抗毒素、维生素、荷尔蒙等与人类健康密切相关的物质也起到了重要作用。朗缪尔因此研究在1932年获得了诺贝尔化学奖。
二 先有相对原子质量后有原子实际质量
200多年前，道尔顿（化学演义06-他贫穷又色盲、遇贵人相助成为化学巨匠）提出了原子论，通过化学反应中反应物与生成物的质量关系得出各种物质中原子的质量比例。世界上第一张相对原子质量表就是由道尔顿发布的。他发现氢原子是质量最小的原子，如果把氢原子的质量作为一个单位，也就是氢原子的相对原子质量为1，按照这个标准，碳原子的相对原子质量为12，氧原子的相对原子质量为16。
道尔顿虽然得出了原子间的质量比例，可是他还是没有测量出原子实际质量。后来的科学家提出了一个概念——摩尔（没错，就是大家在高一中学到的那个物质的量的单位），1g氢所含的原子数目就为1mol，换成碳原子则为12g碳所含的原子数目。后来为了纪念阿伏伽德罗便把1mol物质所含的微粒个数称为阿伏伽德罗常数NA（此时很多高一学生立马脱口而出：6.02*10^23）。
为了测定阿伏伽德罗常数，科学家也是想尽了各种办法。随着电学的发展，科学家测量出1mol电子所带电量是96485库伦，也就是同学们所知道法拉第常数（法拉第的化学演义故事国庆发，内容实在丰富了打算分成几篇），接下来我们只需要知道一个电子所带的电量就可以算出阿伏伽德罗常熟了。
测定电子的电量由美国科学家密立根完成，他通过观察油滴在电场的运动发现油滴的带电量是一个最小值的整数倍，经过计算得出一个电子的电量为1.6*10^-19库伦，即元电荷电量。
到了这里，我们终于可以计算一个原子的质量：首先通过1mol电子电量除以1个电子电量（96485/1.6*10^-19）得出阿伏伽德罗常数约为6*10^23，接着你想计算哪个原子的质量就非常简单了，比如氢原子的质量等于1g/6*10^23约等于1.67*10^-27Kg。
三 相对原子质量的标准怎么定
我们知道道尔顿采用的相对原子质量的标准是氢原子。但是氢原子和其他原子结合的机会不多，由氢原子推算其他原子的相对原子质量不够方便。 后来科学家们发现氧原子可以很多其它原子结合，可以通过这个方法测量其他原子的相对原子质量，因此标准改为氧原子的1/100，后来又改为1/16（其实此间还有科学家建议用氟原子的1/19）。
那为什么现在用碳-12原子的1/12呢？第一，碳-12原子在自然界中比较常见，而且性质比较稳定；第二，其质量相对适中，碳-12原子有6个质子和6个中子，经过对比得出其它原子相对原子质量的数值接近整数；第三，碳-12原子为标准有利于采用质谱法测定各种同位素的相对原子质量。碳-12原子的1/12为标准从1959提出到至今还在使用。
每年讲到这里，为了让学生理解相对原子质量，很多老师会用一些比喻来说明，比如货币的汇率，现在全世界很多国家都有自己的货币，可是交易的时候就得知道自己的货币可以换另外一个国家多少货币，也就是汇率，那么以谁做标准呢？同学们也能想到石油、黄金，美金、人民币，至于选择哪个标准，还是得顺应时代的发展。
四 张青莲的贡献
关于测定相对原子质量我们不得不介绍一位中国科学院院士——张青莲，他在1991年与另外一位科学家合作，准确测得铟的相对原子质量新值为114.818。这个数值被国际原子量委员会采用为新的标准值，这也是原子量表中首次采用我国测定的相对原子质量值。随后他还测定了铱、锑、铕、铈、铒、锗、镝、锌的相对原子质量，这些数据都被确认为国际标准。
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