1 常见术语

2 TNT当量

3 时空当量

4 氧化还原当量

当量指与特定或俗成的数值相当的量；化学专业用语，用作物质相互作用时的质量比值的称谓。

当量定律 意

化学当量 意

热功当量 意

TNT当量 意

词意

概述

◎ 当量定律 意

---化学专业用语：在任何化学反应中，物质的质量比等于它们的当量比。

◎ 化学当量 意

--- 泛指化学方面的当量术。诸如 当量、克当量、当量浓度、酸碱盐当量、电化当量 等。

物质的当量及当量浓度

根据定组成定律，我们知道物质的组成总是一定的，例如组成水的氢和氧的重量比是1.008 : 8。各种物质彼此进行反应时，它们的重量比也总是一定的。

1、元素的当量

任何纯净的化合物都有固定的分子式。我们从化合物的分子式，可以看出化合物都是由一定数量的元素所组成。例如水，分子式是H2O，其中氢元素和氧元素的重量比为2.016 : 16即1.008 : 8。事实上通过水的合成或分解都能得到这样的重量比。

再从元素间反应生成化合物来看，同样也得出各元素间存在着一定数量比的关系。例如氢与氧化合生成水，氢与氯化合生成氯化氢，碳与氧化合生成二氧化碳，镁与氧化合生成氧化镁，从这些反应的化学方程式看，每两种元素之间都有一个数量比的关系。

2H2 + O2 = 燃烧 = 2H2O

1.008*2*2 16*2

=4.032 =32

氢与氧的重量比为4.032 : 32即1.008 : 8

又如锌与盐酸发生置换反应时

Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑

65.4 2

由反应方程式可看出，65.4份重的锌能从盐酸里置换出2份重的氢，即32.7份重的锌能置换出1份重的氢来。

因此，我们把任何一种元素与1份重(1.008份重通常可略成1)的氢或8份重的氧相化合，或从化合物中置换出此量的氢或氧时所需该元素的量，叫做元素的当量。

下面我们再比较一下元素的当量和元素的原子量的关系。

元素 氧 氯 碳 镁 锌

当量 8 35.5 3 12.15 32.7

原子量 16 35.5 12 24.3 65.4

化合价 2 1 4 2 2

可以看出，元素的原子量是元素当量的整数倍数，这个整数倍数恰等于该元素的化合价。

故 元素的当量 = 元素的原子量 / 元素的化合价(绝对值)

即元素的当量也就是该元素对它的1价所相当的重量。

运用这个公式，我们可以从原子量和化合价直接计算出元素的当量。例如铝的原子量为27，其化合价为3，则铝的当量 = 27 / 3 = 9。

2、化合物的当量

当元素化合时彼此间总有一个相当的量，各元素即按这个相当的量彼此化合或置换。下面研究化合物在参加反应时重量间的关系。从任何化学反应方程式看，反应物之间的克分子数总是一定的，因而它们的重量比也应是一定的。

通氢气入受热的氧化铜上，生成紫红色的铜和水。

CuO + H2=加热=Cu+H2O

63.6+16 1*2

=79.6 =2

氧化铜与氢的重量比为79.6 : 2即39.8 : 1，即和1份重氢反应的氧化铜重为39.8份重。39.8就是氧化铜的当量。

我们把某化合物和1当量的氢，或1当量的氧，或1当量的任何其他物质完全作用时所需要的量，叫做该化合物的当量。

下面再研究酸、碱中和反应的基本数量关系。例如氢氧化钠分别与盐酸、硫酸反应。

NaOH + HCl = NaCl + H2O

1分子 1分子

23+16+1 1+35.5

=40 =36.5

2NaOH + H2SO4=Na2SO4+2H2O

2分子 1分子

2(23+16+1) 1*2+32+16*4

=2*40 =98

即40 49

在上面两个反应中，同样是1个分子量(即40)氢氧化钠，却可以分别中和1个分子量(36.5)盐酸，1/2个分子量(49)硫酸。这是上面原因呢？这是因为盐酸是一价酸，硫酸是二价酸，所以1个分子量的氢氧化钠分别要与1个分子量盐酸、1/2个分子量硫酸发生完全的反应。

由此可见碱和不同的酸发生中和反应时，总是以一定重量比来进行反应的。这里与40份重氢氧化钠反应所需的盐酸、硫酸分别为36.5份重、49份重，所以盐酸、硫酸的当量分别为36.5和49。

我们再研究一下碱与盐的复分解反应。

2NaOH + MgCl2=2NaCl+Mg(OH)2↓

2分子 1分子

2*40 24+71

=95

即40 47.5

可以看出1个分子量(40)氢氧化钠能与1/2个分子量(47.5)氯化镁完全反应，所以氯化镁的当量为47.5。

我们再比较一下化合物(酸、碱、盐)的分子量和当量，不难看出分子量是当量的整数倍这个倍数等于化合物分子中元素或根的正或负化合价总数的绝对值。

由此得出下列公式：

化合物的当量=化合物的分子量/正价或负价总数(绝对值)

可见化合物的当量也对一价(正价或负价的绝对值)所相当的重量。

运用这个公式，可以直接计算出化合物的当量来，例如求硫酸铝的当量。

硫酸铝Al2(S(O4)3 M=27*2+3(32+16*4)=342

故 硫酸铝的当量为342/(3*2)=57。

因为许多元素彼此化合时，在不同条件下能生成几种化合物。例如碳与氧完全燃烧生成二氧化碳，不完全燃烧则生成一氧化碳，所以根据这些不同化合物的分子组成或化合反应来计算，就有不同的当量数值，在CO2中碳与氧重量比为3 : 8，但在CO中碳与氧重量比为6 : 8，可见碳的当量分别为3和6。但是，无论如何，同一元素的各个不同的当量之间，总是互成简单整数比。例如在CO2和CO中碳的当量比为3 : 6即1 : 2。

又如氯化钠与浓硫酸反应，因温度不同而发生不同的反应：

H2SO4 + 2NaCl= 500℃以上 =Na2SO4 + 2HCl↑ (1)

H2SO4 + NaCl= 常温 =NaHSO4 + HCl↑ (2)

在(1)反应中和N(

)a(

)C

)l

)一个分子量(即58.5)反应，需H2SO41/2个分子量(即49)，而第(2)反应中和一个分子量N

)aCl(即58.5)反应需硫酸1个分子量(98)。可见前者硫酸的当量为49，后者则为98。所以物质的当量必须从实际出发，对具体反应情况作具体分析，进行计算，不能硬套公式。

3、物质的克当量和克当量数

物质或元素的当量是一个比值，是一个不名数。为了使用方便，也和克分子量一样，在生产或科研上常用克为单位表示当量。元素或化合物的当量，以克为单位来表示，则此一定的量，叫做元素或化合物的克当量。克当量一般以E来表示。

例如 硫酸钠Na2(S

)O4)M=23*2+32+16*4=142，

故 E Na2(S

O4)=142克/2=71克。

一克当量的硫酸钠是71克重，10克当量的硫酸钠为71*10=710克，0.1克当量硫酸钠应为71*0.1=7.1克。可见物质的克当量可以是1个或10个或0.1个等等整数或小数倍。我们把元素或物质的克当量的多少或克当量的个数叫做克当量数。

根据上面计算，可见克当量与克当量数之间有以下关系：

克当量 * 克当量数 = 物质的重量克数

由于元素或化合物的克当量可以从元素的原子量和物质的分子量推算出来都是一个定数，因此根据以上公式，我们可以进行克当量数和物质重量克数的互算。

4、当量定律

上面已经学到，1当量的氢只能和1当量的氧或1当量的氯化合，1当量的氢氧化钠只能和1当量的盐酸、1当量的硫酸、1当量的磷酸发生中和反应，1克当量的元素只能与1克当量的其它元素化合，1克当量的碱只能与1克当量的酸中和。可见当两种元素或化合物发生完全反应时，它们的克当量数一定相同。这就叫做当量定律。

用克当量来研究物质发生化学反应时的重量关系，甚为简便，因任何物质间只要克当量数相等就可以完全进行反应。但是物质间反应时它们的克分子数却没有这种关系，氢氧化钠与盐酸反应，其克分子数是1 : 1关系，但氢氧化钠与硫酸、磷酸反应，其克分子数则分别为2 : 1和3 : 1，所以生产和科研上常用克当量来表示反应物之间的重量关系。

根据当量定律，可以计算元素或化合物的克当量。

5、当量浓度

以克作单位，在数值上等于化合物的当量，这一定重量叫做化合物的一个克当量(克当量)。

例如，HCl的当量为36.5/1=36.5，则36.5克为HCl的一个克当量。

又如，H2SO4的当量为98/2=49，则49克为H2SO4的一个克当量。

再如，H3PO4的当量为98/3=32.7，则32.7克为H3PO4的一个克当量。

用1升溶液中含有溶质的克当量数来表示的浓度叫做当量浓度(用N表示)。

例如，1升溶液中含有硫酸49克(即1个克当量)则其当量浓度为1N。

又如，1升溶液中含有硫酸98克(即2个克当量)则其当量浓度为2N。

再如，1升溶液中含有硫酸24.5克(即0.5个克当量)则其当量浓度为0.5N。

前以叙述，当两种物质完全作用时，它们的克当量数相等。这就是当量定律。

如果反应在溶液中进行，当两种溶液恰好完全作用时，那么这两种溶液中所含溶质的克当量数也必然相等。

设 N1为第一种溶液的当量浓度

N2为第一种溶液的当量浓度

当两种溶液中的溶质完全作用时，用去第一种溶液为V1升，第二种溶液为V2升。

那么V1N1为第一种溶液V1升中所含溶质的克当量数，V2N2为第二种溶液V2升中所含溶质的克当量数。

即有 V1N1=V2N2

这个公式在生产实践和科学实验中常用来进行计算溶液之间反应时所需溶液的体积，溶液的当量浓度，以及溶质的重量。

◎ 热功当量 意

---指热量与功的单位之间的数量关系， 热功当量的单位有焦耳/卡、千克力*米/千卡等。

◎ TNT当量 意

---常用于核爆炸时所释放能量与TNT炸药爆炸能量的比较。

◎ 词意

科学技术上指与某标准数量相对应的某个数量，如化学当量、热功当量、核装置的TNT当量——《现汉》

◎ 概述

当量指与特定或俗成的数值相当的量；化学专业用语，用作物质相互作用时的质量比值的称谓

所谓TNT当量是指核爆炸时所释放的能量相当于多少吨(t)TNT炸药爆炸所释放的能量。

当量就是爆炸时产生的能量相对于TNT炸药的对应值。TNT炸药的数量又被使用作为能量单位，每公斤可产生420万焦耳的能量，1吨TNT相等于4.2千兆焦耳，1000吨相等于4200千兆焦耳。举个例子说明：100万吨当量的核弹头意思就是说此核弹爆炸时产生的能量相当于100万吨TNT炸药爆炸产生的热量。

时空当量

时空等效

◎ 时空当量

如果面临一个四维正方体，它的三个空间尺寸都是1米，那么应该取多长的时间间隔，才能使四个维相等呢？

应该取多长的时间间隔，才能使四个维相等呢？是1秒，还是1小时，还是一个月？1小时比1英尺长还是短？乍一看，这个问题似乎毫无意义。不过，深入想一下，你就会找到一个比较长度和时间间隔的合理办法。你常听人家说，某人的住处“搭公共汽车只需20分钟”、某某地方“乘火车5小时便可到达”。这里，我们把距离表示成某种交通工具走过这段距离所需要的时间。

因此，如果大家同意采用某种标准速度，就能用长度单位来表示时间间隔，反之亦然。很清楚，我们选用来作为时空的基本变换因子的标准速度，必须具备不受人类主观意志和客观物理环境的影响、在各种情况下都保持不变这样一个基本的和普遍的本质。物理学中已知的唯一能满足这种要求的速度是光在真空中的传播速度，即光速，更恰当些说是“物质相互作用的传播速度”。

第一次测定光速的实验是著名的意大利物理学家伽利略在17世纪进行的，尽管伽利略的这项实验没有导致任何有意义的成果，但他的另一发现，即木星有卫星，却为后来首次真正测定光速的实验提供了基础。1675年，丹麦天文学家雷默利用木星卫星的蚀时，测的光速大约为每秒钟185000英里。继两位先驱之后，人们又用各种天文学方法和物理学方法做了一系列独立的测量。目前，光在真空中的速度的最令人满意的数值是c=299776公里/秒。在量度天文学上的距离时，用速度极高的光速作为标准就很便当了。因此，天文学家说某颗星离我们5“光年”远，就象我们说去某地乘火车需要5小时一样。由于1年合31558000秒，1光年就等于9460000000000公里。采用“光年”这个词表示距离，实际上已把时间看做一种尺度，并用时间单位来量度空间了。

在解决了空间轴和时间轴上的单位如何进行比较的问题之后，我们现在可以问：在四维时空世界中两点间的距离应该如何理解？要记住，现在每一个点都是空间和时间的结合，它对应于通常所说的“一个事件”。为了弄清这一点，让我们看看下面的两个事件。假设：

事件1：1945年7月28日上午9点21分，北京市五马路和第五十街交叉处一层楼的一家银行被劫。

事件2：同一天上午9点36分，一架军用飞机在雾中撞在北京第三十四街和五、六马路之间的蓝天大厦第七十九层楼的墙上。

这两个事件，在空间上南北相隔16条街，东西相隔半条街，上下相隔78层楼；在时间上相隔15分钟。很明显，表达这两个事件的空间间隔不一定要注意街道的号数和楼的层数，因为我们可用大家熟知的毕达哥拉斯定理，把两个空间点的坐标距离的平方和开方，变成一个直接的距离。为此，必须先把各个数据化成相同的单位，比如说用英尺表示出来。如果相邻两街南北相距200英尺，东西相距800英尺，每层楼平均高12英尺，这样，三个坐标距离是南北3200英尺，东西400英尺，上下936英尺。用毕达哥拉斯定理可得出两个出事地点之间的直接距离为3360英尺。

如果把时间当作第四个坐标的概念确有实际意义，我们就能把空间距离3360英尺和时间距离15分钟结合起来，得出一个表示两事件的四维距离的数来。

按照爱因斯坦原来的想法，四维空间的距离，实际上只要把毕达哥拉斯定理进行简单推广便可得到，这个距离在各个事件的物理关系中所起的作用，比单独的空间距离和时间间隔所起的作用更为基本。

要把空间和时间结合起来，当然要把各个数据用同一种单位表达出来，。前面我们已经看到，只要用光速作为变换因子，这一点就很容易办到了。如果对毕达哥拉斯定理作简单的推广，即定义四维距离是四个坐标距离（三个空间的和一个时间的）的平方和的平方根，我们实际上就取消了空间和时间的一切区别，承认了空间和时间可以互相转换。按照爱因斯坦的看法，在推广的毕达哥拉斯定理的数学表式中，空间距离与时间间隔的物理区别可以在时间坐标的平方前加负号来加以强调。这样，两个事件的四维距离可以表示为三个空间坐标的平方和减去时间坐标的平方，然后开平方。当然，首先得将时间坐标化成空间单位。下面谈谈时间和空间的相互转变。

尽管数学在把时间和空间在四维世界中结合起来的时候，并没有完全消除这两者的差别，但可以看出，这两个概念确实极其相似。事实上，各个事件之间的空间距离和时间间隔，应该认为是这些事件之间的基本四维距离在空间轴和时间轴的投影，因此，旋转四维坐标系，便可以使距离部分地转变为时间，或使时间转变为距离。不过，四维时空坐标系的旋转又是什么意思呢？

让我们想一下有两个空间坐标所组成的坐标系。假设有两个相距为L的固定点，把这段距离投影在坐标轴上，这两个点沿第一根轴的方向相距a英尺，沿第二根轴的方向相距b英尺。如果把坐标系旋转一个角度，同一个距离在两根新坐标轴上的投影就与刚才不同。不过，根据毕达哥拉斯定理，两个投影的平方和的平方根在这两种情况下的值是一样的，不会因坐标系的旋转而改变。

现在再来考虑有一根距离轴和一根时间轴的坐标系。这时，两个固定点就成了两个事件，而两根轴上的投影则分别表示空间距离和时间间隔。如果这两个事件就是前面所讲的银行抢劫案和飞机失事案，我们可以把这个例子采用时空坐标画成一张图，那么，怎样才能旋转时空坐标系呢？

假如我们在7月28日的那个多事之晨坐上了一辆沿五马路行驶的汽车，起始点可想象为坐标的0点。汽车的时空线（行驶路线）和两个事件都画在上面，你立刻会注意到，从汽车上观察到的距离，与从其它地方所观察到的不相同，因为汽车是沿着马路行驶的，从汽车上看，两个事件的空间距离就变短了。从汽车上记录到的距离不能像过去一样从纵轴（时间轴）来计量，而应当从那根表示汽车时空线的斜线上来计量。因此，这后一根线就起到了新时间轴的作用。

归纳一下，就是从运动着的物体上观看发生的事件时，时空上的时间轴应该旋转一个角度（角度的大小取决于运动物体的速度），而空间轴保持不动。然而，这种说法却和四维时空世界的新观念直接冲突，因为既然认为时间是第四个独立的坐标，时间轴就应该永远与三个空间轴垂直，不管你是坐在汽车上，还是走在人行道上。如果旋转空间轴就意味着，从运动物体上观察到的两个事件的时间间隔，不同于地面站上观察到的时间间隔，这就如同旋转时间轴在物理上意味着，两个事件的空间距离当从运动物体上观察时会有不同的值一样。如果按照市政大楼的钟，银行抢劫案与飞机失事案相隔15分钟，那么，汽车上的乘客在他的手表上看到的就不是这样一个数字，而是由于在以不同速度运动的物体上，时间本身流逝的快慢就是不同的，因此，记录时间的机械系统也相应地变慢了。我们可以说：一个观察者认为在同一地点和不同时间发生的两个事件，在处于不同运动状态的另一个观察者看来，却可以认为是在不同地点发生的。

◎ 时空等效

从时空等效的观点出发，把上面话中的“地点”和“时间”这两个词互换，就变成了：一个观察者认为在同一时间和不同地点发生的两个事件，在处于不同运动状态的另一个观察者看来，却可以认为是在不同时间发生的。因此，一种观察认为同时发生的两个事件，在另一种观察者看来，则可以认为它们相隔一段时间。这就是把时间和空间看作仅仅是恒定不变的四维距离在相应轴上的投影的四维几何学，所必然要得出的结论。

有关的氧化剂和还原剂的当量，往往总称为氧化还原当量(redox equivalent)。一种物质在不同的反应中，可以有不同的当量。例如铁在2价铁化合物中的当量是55.847/2=27.93，在3价铁化合牧中的当量是55.847/3=18.62。又如铬酸钾K2CrO4作为氧化剂时，当量是194.20/3=64.73；但作为盐时，当量是194.20/2=97.10。物质相互作用时的质量，同它们的当量成正比。知道了物质的当量，可以算出它们在反应中的质量比值。