平均原子量を見つける方法

炭素などの元素の原子量を調べるときは、周期表に移動して元素記号の下を調べます。 この値は、実際には元素の平均原子量です。 しかし、何の平均？

ほとんどの天然元素には複数の同位体があります。 同位体 元素の質量は、含まれる中性子の数が異なるためです。 原子量を測定するとき、科学者は 平均 天然に存在する同位体の混合物の質量。

炭素を見てください：炭素12と炭素13の天然存在比はそれぞれ98.90パーセントと1.10パーセントです。 炭素12の原子量は12.00000amu（原子質量単位）ですが、炭素13の原子量は13.00335amuです。

平均原子量を計算するには、最初に存在比を小数に変換する必要があります。 つまり、合計すると、存在量は1に等しくなければなりません。 存在量のパーセントを小数に変換するには、100で割ります。

炭素12の存在比は0.9990であり、炭素13の存在比は0.0110です。

次に、存在量の割合に質量を掛けて、それらを合計します。

そう、

炭素の平均原子量はこの12.01amuです。 これは周期表で報告されている数です。 炭素12の存在比は炭素13よりはるかに多いため、平均原子量が12に近いことは理にかなっています。

上記のプロセスは、次の式で一般化できます。

ここに、 m は特定の同位体の質量であり、 f フラクショナルアバンダンスです。 のすべての値が f 合計1つ、あなたは行ってもいいです。 これは、数学が正しく行われていることを確認するための良いチェックです。

マグネシウムの平均原子量を計算するこの例を見てください。 以下の表には、同位体、質量、および存在比に関する情報が含まれています。

上記の式を使用して、平均原子量を見つけることができます。

まず、各数値を100で割って、パーセンテージをフラクショナルアバンダンスに変換します。 これを実行すると、テーブルは次のようになります。

計算が正しく行われ、値が正しいことを確認するために、すべてのフラクショナルアバンダンスの合計が1になるようにすることをお勧めします。

いいですね、合計すると1つになります。 計算を続行できます。

次に、質量とそれに対応するフラクショナルアバンダンスを上記の式に代入できます。

テーブルの値を入力すると、次のようになります。

合わせて、これは、Mgの平均原子量が次のとおりであることを意味します。

マグネシウムの平均原子量は24.31amuであり、炭素の平均原子量は12.01 amuですが、これは個々の原子の質量ではないことに注意することが非常に重要です。 たとえば、あなたが拾うとしたら 個々の炭素原子 （それが可能であるふりをしてください！）それからそれは12.00amuか13.000335amuのどちらかになります。 それは ない 12.01amuである。

同様に、個々のマグネシウム原子を拾うと、23.98504 amu、24.98583 amu、または25.98259amuのいずれかになります。 平均原子量は、科学者が地球上に存在する元素の安定同位体を説明するための単なる方法です。 その元素が1つの安定同位体しかない場合を除いて、個々の原子の質量を示すものではありません。