原子量とは？ わかりやすく解説

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2021/11/19 02:01 UTC 版)

「モル質量」の記事における「原子量」の解説

元素 E の原子量 Ar(E) は、原子 E のモル質量 M(E) をモル質量定数 Mu で割ったものとして定義される。これは、原子 E の平均質量 ma(E) を原子質量定数 mu で割ったものに等しい。 A r ( E ) = M ( E ) M u = m ¯ a ( E ) m u {\displaystyle A_{\text{r}}(\mathrm {E} )={\frac {M(\mathrm {E} )}{M_{\text{u}}}}={\frac {{\overline {m}}_{\text{a}}(\mathrm {E} )}{m_{\text{u}}}}} 原子量 Ar(E) は単位を付けない（単位が1の）無次元量である。原子量に単位 g mol−1 をつけたもの（正確には、モル質量定数 Mu を乗じたもの）は、モル質量に等しい。原子量に単位 Da または u をつけたもの（正確には、原子質量定数 mu を乗じたもの）は、原子1個分の質量、すなわち原子の平均質量に等しい。 定義から明らかなように、原子量 Ar(E) と原子のモル質量 M(E) は実質的に同じものである。この二つの量はいつでも、モル質量定数の乗除により互いに換算できる。 一方、その名に反して原子量 (atomic weight) と原子質量 (atomic mass) は区別されるべきものである。原子量は対象試料中の原子質量の平均（を mu で除したもの）で与えられ、天秤ばかりで測定可能な量の物質を扱うのにより適したものである。例えば塩素の原子量は通常 Ar(Cl) = 35.45 であるが、原子質量が 35.45 u の塩素原子は存在しない。塩素原子を含む試料には原子質量が 34.97 u と 36.97 u の二種類の塩素原子が通常ほぼ 3 : 1 の個数比で含まれている。35.45 u はその数平均である。原子質量は核種に固有の値であるが、同位体の存在比は試料ごとに異なるので、原子量は試料ごとに異なる値をとる。 同位体の存在比は試料ごとに異なる、とはいうものの、天然由来の試料の同位体存在比はほぼ一定であることが知られている。元素の天然存在比に基づいて算出された原子量は標準原子量と呼ばれ、原子量表としてまとめられている。実用上は標準原子量を試料の原子量として用いることが多い。例えば、天然由来の試料の塩素の原子量は 35.446 から 35.457 の範囲内にある。人の手が入った市販の化学物質の塩素の原子量は、必ずしもこの範囲にはない。いずれの場合でも、より正確な原子量が必要なときには、質量分析法で試料ごとに塩素の同位体存在比が測定される。

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