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No.2ベストアンサー
- 回答日時:
(1)『原子の相対質量』という用語はそれ自体で厳密に定義されています。
「相対」を辞書で調べても、「原子の相対質量」の意味がわかるわけではありません。(2)相対というのは、「BはAの1.5倍」とか、「BはAより7大きい」など、2つの量を比べたときの比や差などのことです。比なのか差なのかそれ以外なのかは、量の種類によって異なります。
『原子の相対質量』という場合の「相対」は、比のことです。
(3)では、何と比べた比なのかというと、質量数12の炭素原子です。
(4)炭素原子は、陽子が6個あります。中性子の数は何種類かありますが、天然には6個、7個、8個の同位体が存在しています(8個のものは放射性)。ほとんどの炭素原子(98.9%)は中性子が6個です。陽子の数と中性子の数を合わせたものを質量数といいます。自然界のほとんどの炭素原子は質量数が12です。
※質量数と質量は、関係はありますが別の量です。区別しなければなりません。下にホウ素原子の例を出しましたが、質量数がそのまま相対質量になるわけではありません。違いの理由は、陽子と中性子の結合エネルギーに関係があります。
(5)質量数12の炭素原子の質量を12として、ある原子の質量を表わしたものを、その原子の相対質量といいます。比例式で書くと、次のxが相対質量です。
x : 12 = m : c
m=その原子の質量 c=質量数12の炭素原子の質量
(6)仮に、ある原子の質量がAグラム、質量数12の炭素原子の質量がBグラムだとすると、上の比例式から
12×A/B
がその原子の相対質量になります。しかし、実際には原子の質量を何かのはかりを使って直接グラムで測るわけではありません。グラム単位の原子の質量より、2つの原子の質量の比のほうがずっと、高精度に測定することができます。
(例)
質量数10のホウ素原子の相対質量は、10.012937です。
質量数11のホウ素原子の相対質量は、11.009305です。
(例題)
質量数10のホウ素原子の質量は、質量数12の炭素原子の何倍ですか。
答 10.012937 / 12 = 0.8344114 倍
※上の式の12は定義値だから、有効数字は無限にあります。
(7)多くの元素では、天然に複数の同位体が存在します。そのような場合、それらの同位体について、それぞれの質量の(存在比による)加重平均をとったものを原子量といいます。「相対原子質量」という言葉がありますが、原子量の同義語です。
(例題)天然のホウ素原子は、質量数10のものが19.9%, 質量数11のものが80.1%ある。
ホウ素の原子量はいくらか。
答 10.012937×0.199 + 11.009305×0.801 = 10.811
※存在比の変動があるため、有効数字が限られます。
(8)相対質量の基準が、質量数12の炭素原子である理由は、1960年頃に、科学者の国際会議でそう決めたからです。
わかりにくいときは補足してください。
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