铜相对原子质量是多少()

众所周知，原子是一种非常小的粒子。有多小？我们来做一个简单的计算，看看一克铜含有多少铜原子。

从元素周期表中可以看到，铜的相对原子质量是63.55，也就是说一摩尔铜的质量是63.55g，根据定义，一摩尔铜大约含有6.02 x 10^23铜原子。据此，我们可以计算出每1克铜大约有95万亿个铜原子。

真的是“不知道，我很震惊”。原来原子是如此之小，仅仅一克铜就包含了如此巨大数量的铜原子。那么问题来了，一个原子那么小的粒子怎么能被观测到呢？

一般来说，我们只需要用光学显微镜把一个微小的物体放大到足够的倍数，就可以直接看到物体，但对于原子大小的粒子，这是不可行的。

光学显微镜利用可见光进行观察，可见光的波长在390-780纳米之间(注:1纳米= 10-9米)。相对而言，原子的直径在10-10米的数量级。因为可见光的波长远大于原子的直径，所以可见光遇到原子就会发生明显的衍射。在我们看来是一片模糊，不可能清晰成像。

事实上，即使是紫外线和X射线也达不到观察原子的精度，而波长更短的伽马射线由于能量高，容易破坏原子，也容易散射，导致不聚焦，所以不适合观察原子。那么我们该怎么办呢？科学家选择了电子。

由于电子同时具有“波”和“粒子”的双重性质(即波粒二象性)，并且其波长很短(数量级可达10-12m)，因此电子成为观测原子的良好选择。

早在1933年，柏林工业大学压力实验室的恩斯特·鲁斯卡就成功制造了世界上第一台电子显微镜(EM)。简单来说，这种显微镜的工作原理就是向观察目标发射高能电子束，然后观察电子束与观察目标相互作用时产生的各种效应，并转化为人眼可以识别的图像。

(世界上第一台电子显微镜)

电子显微镜经过多年的发展，已经可以将观察目标放大200万倍以上，分辨率可以达到0.2纳米。在这个层面上，观察一片原子是没有问题的。但是，科学家想更进一步，仔细观察单个原子，于是有了后来的扫描隧道显微镜(STM)。

扫描显微镜是由IBM苏黎士研究实验室的格尔德·宾宁和海因里希·罗雷尔在1981年研制成功的(顺便说一下，他们在1986年与前面提到的恩斯特·鲁斯卡一起获得了诺贝尔物理学奖)。

这种显微镜会使用非常细的探针(针只有一个原子那么大，可以通过“电化学蚀刻”或“机械成型”来制备)。在观察期间，将在探针和观察目标之间施加合适的电压。当探针足够靠近目标时，由于“量子隧穿效应”会产生隧道电流。在这种情况下，当探针扫描单个原子的不同部分时，它将流经探针。

扫描隧道显微镜的分辨率可以达到0.01 nm，可以说观察小到铜原子的颗粒都没有问题。但它有一个缺点，就是只适合观察导体，忽略了半导体的观察效果，而完全观察不到绝缘体。

为了解决这个问题，斯坦福大学的格德·宁滨和卡尔文·奎特在1985年发明了原子力显微镜。

原子力显微镜也需要一个非常细的探针。探针位于对力的变化极其敏感的微悬臂的末端。由于原子之间的相互作用(如范德华力)，当探针扫描单个原子的不同部位时，微悬臂梁会产生细微的波动或振动。探测到的数据成像后，就可以得到原子的形状。

需要注意的是，虽然原子力显微镜的应用范围比扫描隧道显微镜更广，但由于科技的限制，原子力显微镜的精度目前还达不到扫描隧道显微镜的水平。

好了，今天就到这里吧。欢迎大家关注我们。我们下次再见。

(本文部分图片来自网络。如有侵权，请联系作者删除。)