相対質量は、化学における重要な概念です。原子または分子の質量を計算するプロセスを簡素化するために存在します。絶対単位では、陽子と中性子は 10 キログラムのオーダーの質量を持ち、これは 10 億分の 1 億分の 1 キログラムであり、電子は約 10 キログラムのさらに小さな質量を持ち、陽子または中性子。これは実際の状況で対処するのが難しいため、科学者は炭素原子の相対原子質量を 12 と定義し、それに基づいて他のすべてを計算します.
TL;DR (長すぎる; 読んでいない)
中性子の数に陽子の数を追加して、任意の原子の相対質量を見つけます。水素の相対原子質量は 1 で、炭素 12 の相対原子質量は 12 です。
同じ元素の同位体は中性子の数が異なるため、特定の同位体について計算する必要があります。周期表では、相対原子量が元素の最小数として表示されますが、これには同位体が考慮されます。
各要素からの寄与を合計して、相対的な分子量を見つけます。化学式を使用して、含まれる各原子の数を見つけ、それらの相対的な原子質量に各存在の原子の数を掛け、それらをすべて足して結果を見つけます。
相対質量とは?
相対質量は、炭素 12 原子の 1/12 の質量に対する原子または分子の質量です。このスキームでは、中性水素原子の質量は 1 です。これは、各陽子または中性子を 1 として数え、電子の質量は比較すると非常に小さいため無視すると考えることができます。したがって、相対原子質量の式は単純です:
相対原子質量 =陽子の数 + 中性子の数
ただし、科学者は炭素 12 原子を「標準原子」として設定しているため、技術的な定義は次のとおりです。
相対原子質量 =原子の質量 ÷ (炭素 12 原子の質量の 1/12)
元素の相対原子質量
要素は、ビッグバンまたは星で作成された基本的な構成要素原子であり、周期表で表されます。相対原子質量は、周期表の下の数字です (上の数字は原子番号で、陽子の数を数えます)。この数は、多くの元素の簡略化された周期表から直接読み取ることができます。
ただし、技術的に正確な周期表は、さまざまな同位体の存在を説明しており、リストに記載されている相対原子質量は整数ではありません。同位体は、中性子の数が異なる同じ元素のバージョンです。
考慮している元素の特定の同位体の中性子の数に陽子の数を追加することで、元素の相対質量をいつでも見つけることができます。たとえば、炭素 12 原子には 6 つの陽子と 6 つの中性子があるため、相対原子質量は 12 です。原子の同位体が指定されている場合、元素名の後の数字は相対原子質量であることに注意してください。したがって、ウラン 238 の相対質量は 238 です。
周期表と同位体
周期表の相対原子質量には、さまざまな同位体の存在量に基づいてさまざまな同位体の質量の加重平均をとることにより、さまざまな同位体からの寄与が含まれます。たとえば、塩素には、塩素-35 と塩素-37 の 2 つの同位体があります。自然界に存在する塩素の 4 分の 3 は塩素 35 で、残りの 4 分の 1 は塩素 37 です。周期表の相対質量に使用される式は次のとおりです:
相対原子質量 =(同位体 1 の質量 × 同位体 1 の存在量 + 同位体 2 の質量 × 同位体 2 の存在量 + …) ÷ 100
塩素の場合、これは次のとおりです。
相対原子質量 =(35 × 75 + 37 × 25) ÷ 100
=(2,625 + 925) ÷ 100 =35.5
塩素の場合、周期表の相対原子質量は、この計算と一致して 35.5 を示しています。
相対分子量
構成元素の相対質量を足すだけで、分子の相対質量を求めることができます。問題の元素の相対原子質量がわかっている場合、これは簡単に行うことができます。たとえば、水の化学式は H2 です。 O、つまり、2 つの水素原子と 1 つの酸素原子があります。
各原子の相対原子質量に分子内のそれらの原子の数を掛けて、結果を合計して相対分子質量を計算します。これは次のようになります:
相対分子量 =(元素 1 の原子数 × 元素 1 の相対質量) + (元素 2 の原子数 × 元素 2 の相対質量) + …
H2 の場合 O、元素 1 は相対原子質量 1 の水素であり、元素 2 は相対原子質量 16 の酸素であるため、
相対分子量 =(2 × 1) + (1× 16) =2 + 16 =18
H2 の場合 SO4 、元素 1 は水素 (H)、元素 2 は硫黄 (相対質量 =32 の S)、元素 3 は酸素 (O) であるため、同じ計算で次のようになります。
H2 の相対分子量 SO4 =(H の原子数 × H の相対質量) + (S の原子数 × S の相対質量) + (O の原子数 × O の相対質量)
=(2 × 1) + (1 × 32) + (4 × 16)
=2 + 32 + 64 =98
これと同じアプローチをどの分子にも使用できます。
