原子質量は、原子を構成するすべての陽子、中性子、および電子の合計質量です。電子の質量は陽子と中性子のほぼ 1/2000 であるため、電子は通常、原子質量を含む計算では無視されます。これは、原子質量が原子中の陽子と中性子の質量の合計であることを意味します。単一原子の場合、これは質量数ですが、元素の場合は平均原子質量です。
原子質量を見つける最も簡単な方法は、周期表で調べることです。各元素の原子質量は、原子質量単位または原子 1 モルあたりのグラム数で表されます。この値は平均です 元素には複数の天然同位体が存在する可能性があるため、元素の原子量。
例:周期表で元素銅 (Cu または元素番号 29) を見つけます。原子量は 63.546 と記載されています。これは、銅原子 1 モルの平均質量が 63.546 グラムであることを意味します。銅には 2 つの異なる天然同位体、銅 63 と銅 65 があるため、平均は重要です。銅-65 は銅-63 より中性子が 2 つ多いため、質量が大きくなります。
銅には 2 つの異なる自然同位体、銅-63 と銅-65 があるため、平均値は重要です。銅 65 は銅 63 よりも中性子が 2 つ多いため、質量が大きくなります。銅の平均質量は、元素の各同位体の自然存在量を考慮に入れています。銅-63 は、自然界に存在するすべての銅の 70% 弱を占めています。残りの 30% は銅 65 です。これらの存在量は、周期表で見つかった原子質量値を計算するために使用されます。
自然存在量の例から原子量を計算する方法
この例では、元素の各同位体の自然存在量が与えられたときに、元素の平均原子質量を見つける方法を示します。
マグネシウム (Mg、元素 12) には、Mg-24、Mg-25、および Mg-26 の 3 つの天然同位体があります。
Mg-24 の質量は 23.99 amu で、すべての天然マグネシウムの 78.99% を占めています。
Mg-25 の質量は 24.99 amu で、天然マグネシウムの 10.00% を占めます。
Mg-26 の質量は 25.98 amu で、天然マグネシウムの最後の 11.01% を占めています。
マグネシウムの原子量は?
回答:マグネシウムの原子質量は、これらの各同位体の加重平均です。それぞれの存在量の合計は 100% になります。各同位体を取り、それを 10 進形式のパーセント存在量で掛けて、それらをすべて足し合わせます。それぞれの豊かさから
マグネシウムの質量 =質量 Mg-24 ⋅ (0.7899) + 質量 Mg-25 ⋅ (0.1000) + 質量 Mg-26 ⋅ (0.1101)
マグネシウムの質量 =(23.99 amu) ⋅ (0.7899) + (24.99 amu) ⋅ (0.1000) + (24.99 amu) ⋅ (0.1101)
マグネシウムの質量 =18.95 amu + 2.50 amu + 2.86 amu
マグネシウムの質量 =24.31 amu
この値は、周期表で与えられた 24.305 の値と一致します。
原子量から自然存在量を計算する方法
一般的な宿題の問題は、同位体の原子質量と元素の原子質量から同位体の自然存在量を見つけることです。
ホウ素 (B、元素 5) の原子量は 10.81 amu で、B-10 と B-11 の 2 つの天然同位体があります。
B-10 の原子質量は 10.01 amu、B-11 の原子質量は 11.01 amu です。各同位体の天然存在量を見つけます。
答え:前の例と同じ方法で式を設定してください。
ホウ素の質量 =B-10の質量・(B-10の存在量) + B-11の質量・(B-10の存在量)
10.81 =(10.01)⋅(B-10 の存在量) + 11.01⋅(B-11 の存在量)
ここでの問題は、未知数が多すぎることです。パーセント存在量で作業しているので、存在量の合計が 100% に等しいことがわかります。 10 進形式では、これは
1 =(B-10 の存在量) + (B-11 の存在量)
(B-10 の存在量) =1 – (B-11 の存在量)
X =B-11 の存在量とする
(B-10 の存在量) =1 – X
これらの値を上記の式に当てはめます
10.81 =(10.01) ⋅ (1 – X) + 11.01 ⋅ (X)
X について解く
10.81 =10.01 – 10.01 ⋅ X + 11.01 ⋅ X
10.81 – 10.01 =-10.01 ⋅ X + 11.01 ⋅ X
0.80 =1 ⋅ X
0.80 =X =B-11 の存在量
1 – X =B-10 の存在量
1 – 0.80 =B-10 の存在量
0.20 =B-10 の存在量
両方の答えに 100% を掛けて、各同位体の割合を求めます。
B-10 の割合 =0.20 x 100% =20%
B-11 の割合 =0.80 x 100% =80%
解決策:ホウ素は 20% の B-10 と 80% の B-11 で構成されています。
