相対質量は化学の重要な概念です。 これは、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、陽子と中性子の質量は10程度です。−27 キログラムは、キログラムの10億分の1であり、電子の質量はさらに小さく、約10です。−30 キログラム、陽子や中性子の約1000分の1。 これは実際の状況では対処が難しいため、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)
陽子の数を中性子の数に加えることによって、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、1つの特定の同位体について計算する必要があります。 周期表は、元素の最下位の数値として相対原子質量を示していますが、これはすべての同位体を考慮に入れています。
各元素からの寄与を合計することにより、相対的な分子量を見つけます。 化学式を使用して、含まれている各原子の数を見つけ、それらの相対原子質量に存在する各原子の数を掛けてから、それらをすべて合計して結果を見つけます。
相対質量とは何ですか?
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、電子の質量を無視することと考えることができます。これは、それらが比較して非常に小さいためです。 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
元素はビッグバンや星で作成された基本的な構成要素の原子であり、周期表で表されます。 相対原子質量は周期表の小さい方の数字です(大きい方の数字は陽子の数を数える原子番号です)。 この数値は、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、それらがリストす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。
検討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、元素の相対質量を常に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になります。 原子の同位体を指定する場合、元素名の後の数字が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、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る、さまざまな同位体からの寄与が含まれています。 たとえば、塩素には2つの同位体があります。塩素-35と塩素-37です。 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質量×同位体1存在比+同位体2質量×同位体2存在比+…)÷100
したがって、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に沿って35.5を示しています。
相対分子量
構成元素の相対質量を加算するだけで、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、これは簡単に実行できます。 たとえば、水は化学式Hを持っています2O、つまり水素の原子が2つ、酸素の原子が1つあります。
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、結果を合計することにより、相対分子量を計算します。 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)+…
Hの場合2O、元素1は相対原子質量が1の水素であり、元素2は相対原子質量が16の酸素です。
相対分子量=(2×1)+(1×16)= 2 + 16 = 18
Hの場合2そう4、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。
Hの相対分子量2そう4 =(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。