原子質量と質量数の違い

原子質量と質量数または質量数は、混同されることが多い 2 つの概念です。混乱の背後にある理由は、ほとんどの元素では、特に原子質量が整数に丸められている場合、原子質量と質量数の値が非常に似ているためです。ただし、両方の用語は、原子に関連する異なる概念を表しています。

それぞれを個別に定義することから始めて、違いを説明しましょう。

原子質量とは何ですか？

その名前が示すように、原子質量は、特定の化学元素の 1 つの原子の質量を表します。つまり、原子に含まれる物質の量を表します。

各原子には、陽子、中性子、電子など、それを構成するすべての亜原子粒子の質量の合計から得られる特徴的な原子質量があります。この質量は、特定の化学元素の特定の同位体のすべての原子についてまったく同じです。

たとえば、 すべての炭素 12 同位体原子の原子質量は 12 amu であり、すべての炭素 13 同位体原子の原子質量は 13.00335 amu です。

質量数は？

原子の質量数は、原子核に含まれる核子の総数に対応します。言い換えれば、陽子と中性子の数の合計であり、通常は文字Aで表されます。

陽子の数は、原子の化学的性質を決定します。この番号は、原子の種類 (水素、ヘリウム、酸素など) を決定するため、原子番号と呼ばれ、文字Zで表されます。

一方、原子核の中の中性子の数は文字nで表されます。このようにして、質量数について次の方程式を書くことができます。

例

原子核に 4 つの中性子を含むリチウム原子の原子番号を決定するよう求められたとします。

解決：

Z = 3 (3 はリチウムの原子番号であるため)

n = 4 (中性子が 4 つあるため) なので、

したがって、このリチウム原子の質量数は 7 になります。

原子質量と質量数の違い

原子番号と原子質量の違いを説明する例

各元素には、その元素のすべてのサンプルで互いに自然に混合される一連の同位体があります。たとえば、1 グラムの炭素のサンプルを採取すると、存在する何百万もの原子の中には、少なくとも 4 つの異なる同位体が存在します。各同位体の各原子は、次の表に示すように、独自の原子質量と独自の原子番号を持ち、互いに異なります。

表からわかるように、すべての同位体は同じ元素、つまり炭素の原子であるため、すべて同じ原子番号 (6) を持っています。ただし、中性子数、質量数、原子量が異なります。

規則の例外

炭素 12 同位体の場合は、原子番号と原子質量が常に異なる量であるという規則の例外です。実際、前の表でわかるように、どちらもちょうど 12 の価値があります。

これは、12 原子質量単位の値が割り当てられた炭素 12 の原子質量に基づいて、原子質量のスケールが長年にわたって定義されてきたためです。他のすべての原子質量は、この質量に対して測定されました。言い換えれば、炭素12の質量は、実験的に決定されたのではなく、定義によって確立されたすべての原子質量の中で唯一のものです.

原子質量に関する最終コメント

原子質量と原子番号の両方とも混同されるもう 1 つの関連用語は、元素の平均原子質量です。実際、大多数の人々 (化学者を含む) が原子質量について話すとき、彼らは実際には平均原子質量について言及しています。この質量は、周期表で実際に見つけたもので、特定の元素のすべての天然同位体の質量の平均を表しています。