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塩素は2種類の同位体があり、存在比は「35Cl 75.53%」   「37Cl 24.47%」である。塩素の平均原子量を求めよ

と言う問題があります。
同位体は、中性子の数が足りない物(?)と言うふうに教わったのですが、それによって何が違うのかサッパリ分からず、上の問題も解けない感じです・・・
参考書も読んだのですが、いまいち分かりません。
必要なことがあれば補足致しますので、よろしくお願いします

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A 回答 (3件)

問題文が悪いですね。


「平均原子量」という言葉は、このような単原子の場合にはそぐわないです。
化合物や合金の場合に使う用語です。
たとえば、水の分子H2Oの平均原子量は、分子量が18、原子が3個なので、
平均原子量 = 18÷3=6

「原子量」という言葉は、すでに「平均値」という考え方を含んでいます。
よって、この問題における「平均原子量」は、「原子量」とするのが適当です。


さて、本題。

>>>同位体は、中性子の数が足りない物(?)と言うふうに教わったのですが

半分合っています。
元素の種類は原子番号で決まり、そして、その原子番号とは、陽子ちゃんの数のことです。
陽子ちゃんの数が同じでも、中性子が異なるものを同位体と呼びます。
中性子の数が「足りない」ではなく「異なる」です。
陽子ちゃんの数が同じであれば、化学的性質はほぼ同一ですから、中性子の数によらず同じ元素とすることが出来ます。

35Clと37Clは、どちらも陽子ちゃんの数が17、
しかし、中性子の数は、37Clのほうが35Clよりも2つ多いです。

両者の質量(単位はamu)は、
35Clが34.97、37Clが36.97なのですが、
しかし、この問題では与えられていない数字なので、35.00、36.00であるとしましょうか。
存在比で加重平均を取れば、それが原子量になります。

35×0.7553 + 37×0.2447
 = 35×0.7553 + (35+2)×0.2447
 = 35×(0.7553+0.2447) + 2×0.2447
 = 35×1 + 2×0.2447
 = 答え
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>塩素は2種類の同位体があり、存在比は「35Cl 75.53%」   「37Cl 24.47%」である。

塩素の平均原子量を求めよ

同位体とは、質量数とは、原子量とは、・・・
このあたりがまだよくわかっていないようですね。

そういう事柄を理解させるための問題としたら不適切だと思います。不必要な計算で余計にわからなくさせてしまうだけです。

2つ「?」があります。
(1)周期表で原子量の値を見ると整数からのズレの大きい値を持つ原子がいくつかあります。それがどうしてかということを説明することで原子量の意味の理解にも供したいというのであれば4桁の存在比は必要ありません。質量数が2桁ですから2桁あればいいです。4桁の精度で出すというのであれば原子質量を質量数で代用することが出来なくなります。陽子と中性子の質量の差は1/1000程度です。質量欠損もこの程度です。原子質量の値は整数からずれます。
手元にある理科年表(1996年板)によると
35Cl・・・・質量34.969  存在比75.77%
37Cl・・・・質量36.966  存在比24.23% 
です。
これで35.453がでます。
(存在比の数字が違います。「?」です。)

(2)「平均原子量」
「原子質量を同位体の存在比で平均して得られる値」は原子量です。
この意味での「平均原子量」という言葉は存在しないと思います。
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>同位体は、中性子の数が足りない物(?)と言うふうに教わったのですが、それによって何が違うのかサッパリ分からず


中性子が違うと何が変わるか、さっぱり分からないはずがないでしょう。質量数が決定的に異なります。要は原子1個の質量が違うのです。
なお、同位体とは陽子は同数で、中性子の数が互いに異なる原子のことです。

原子量というのは相対質量の平均値のことです。
存在比を考慮して平均してやればかんたんに出てきますね。だってこれは小学生の問題ですよ。
存在比というのは自然界における原子の個数比のことです。
おさらいしてみましょう。

1本35円のボールペンと1本37円のボールペンが箱の中にあります。本数の比は35円ペン:37円ペン=75.53:24.47です。箱の中のボールペンの平均の単価はいくらですか。
ほら、小学生の解きに考えた問題と全く同じだとおわかりになるでしょう。
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