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高1です。相対質量は、質量数に近いのに、イコールではないのはなぜですか?高校生でも分かるような解説をお願いします。

A 回答 (2件)

 質量数は核子の個数なので必ず整数です。



 相対質量は、炭素12を基準にし、実際の原子核の質量を比率で表したもので、整数にはなりません。

 その原因は、まず、陽子と中性子の質量が厳密には同じでないこと。
 従って、陽子1と中性子2から成る「水素3」と、陽子2と中性子1から成る「ヘリウム3」は、どちらも質量数3ですが、質量そのものは違います。

 また核子がくっつくと、くっついていないときと質量が変わるということがあります。陽子1と中性子1から成る「水素2」の質量は、陽子・中性子のそれぞれの質量の和より小さくなります。これは「質量欠損」といって、高校では物理の原子の分野で少し触れる内容ですが、二つの物体が結合するとき、結合エネルギーに相当する質量が減ってしまう現象で、相対性理論で説明される物です。
 なお、この質量欠損によるエネルギーの出入りが、核融合・核分裂などを利用する「原子力」のもとになっています。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。よく分かりました。
とても詳しく分かり、スッキリしました。
本当にありがとうございましたっ!!

お礼日時:2008/06/18 23:14

同位体があるためです。

化学の教科書にも載っていると思います。

この回答への補足

コメントありがとうございます。
同位体が関わるのは原子量についてだと思います。
原子量は分かります。

私が疑問なのは、相対質量の、質量数との微妙な違いです。
例えば、アルミニウムは質量数が27で、相対質量が26.98なのは何故かということです。
答えてもらったのですが、すみません。

補足日時:2008/06/18 23:01
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Q元素と原子の違いを教えてください

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Aベストアンサー

難しい話は、抜きにして説明します。“原子”とは、構造上の説明に使われ、例えば原子番号、性質、原子質量などを説明する際に使われます。それに対して“元素”というのは、説明した“原子”が単純で明確にどう表記出来るのか??とした時に、考えるのです。ですから、“元素”というのは、単に名前と記号なのです。もう一つ+αで説明すると、“分子”とは、“原子”が結合したもので、これには、化学的な性質を伴います。ですから、分子は、何から出来ている??と問うた時に、“原子”から出来ていると説明出来るのです。長くなりましたが、化学的or物理的な性質が絡むものを“原子”、“分子”とし、“元素”とは、単純に記号や名前で表記する際に使われます。

Q分子結晶と共有結合の結晶の違いは?

分子結晶と共有結合の結晶の違いはなんでしょうか?
参考書を見たところ、共有結合の結晶は原子で出来ている
と書いてあったのですが、二酸化ケイ素も共有結合の
結晶ではないのですか?

Aベストアンサー

●分子結晶
分子からなる物質の結晶。
●共有結合の結晶
結晶をつくっている原子が共有結合で結びつき、
立体的に規則正しく配列した固体。
結晶全体を1つの大きな分子(巨大分子)とみることもできる。

堅苦しい説明で言うと、こうなりますね(^^;
確かにこの2つの違いは文章で説明されても分かりにくいと思います。

>共有結合の結晶は原子で出来ている
先ほども書いたように「原子で出来ている」わけではなく、
「原子が共有結合で結びついて配列」しているのです。
ですから二酸化ケイ素SiO2の場合も
Si原子とO原子が共有結合し、この結合が立体的に繰り返されて
共有結合の物質というものをつくっているのです。
参考書の表現が少しまずかったのですね。
tomasinoさんの言うとおり、二酸化ケイ素も共有結合の結晶の1つです。

下に共有結合の結晶として有名なものを挙げておきます。

●ダイヤモンドC
C原子の4個の価電子が次々に4個の他のC原子と共有結合して
正四面体状に次々と結合した立体構造を持つのです。
●黒鉛C
C原子の4個の価電子のうち3個が次々に他のC原子と共有結合して
正六角形の網目状平面構造をつくり、それが重なり合っています。
共有結合に使われていない残りの価電子は結晶内を動くことが可能なため、
黒鉛は電気伝導性があります。
(多分この2つは教科書にも載っているでしょう。)
●ケイ素Si
●炭化ケイ素SiC
●二酸化ケイ素SiO2

私の先生曰く、これだけ覚えていればいいそうです。
共有結合の結晶は特徴と例を覚えておけば大丈夫ですよ。
頑張って下さいね♪

●分子結晶
分子からなる物質の結晶。
●共有結合の結晶
結晶をつくっている原子が共有結合で結びつき、
立体的に規則正しく配列した固体。
結晶全体を1つの大きな分子(巨大分子)とみることもできる。

堅苦しい説明で言うと、こうなりますね(^^;
確かにこの2つの違いは文章で説明されても分かりにくいと思います。

>共有結合の結晶は原子で出来ている
先ほども書いたように「原子で出来ている」わけではなく、
「原子が共有結合で結びついて配列」しているのです。
ですから二酸化ケイ素Si...続きを読む

Q平均分子量

平均分子量についてイマイチわかりません。高校生レベルで教えてください。

Aベストアンサー

>以下の内容は.高等学校で教えているのでしょうか。
>モル凝固点降下.モル沸点上昇.(気体の)分圧.浸透圧
これは高校化学で教えています。

みなさんの言うとおり、分子量×割合(分圧)で計算します。
平均分子量は見かけの分子量をあらわすので、その名のとおり、平均値です。
空気の場合は、窒素(分子量28)が78%、酸素(分子量32)が22%とするとこのとおり。
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炭素の中に、6.0×10^23の炭素原子が含まれている?

原子量とは、質量数12の炭素を基準にした、相対質量ですよね。
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モル質量ってなんなんでしょうか?
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アボガドロ数とアボガドロ定数は、なにが違うの?
なんでこんなに、ややこしいの?

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助けてください!

Aベストアンサー

どんな物質でも1molあれば、粒子が6.0×10^23個存在します。
炭素原子1molあれば炭素原子が6.0×10^23個あります。
水分子1molあれば水分子が6.0×10^23個あります。

考え方)鉛筆1ダースあれば鉛筆が12本あります。

モル質量は、単位[g/mol]で表します。
物質1molあたりのグラムです。
炭素1molあれば12g・・・(12[g/mol])
水1molあれば18g・・・(18[g/mol])

物質量は、今まさにそこにその物質が何モルあるかを表している。
分子量18の水が36gある。水は何モルありますか?
2.0molあります。
これが物質量です。

アボガドロ数は物質の相対質量を絶対質量で割ったもの。
それが6.0×10^23
どんな物質でもこうなるので、これを定数としましょう。
6.0×10^23[/mol]・・・アボガドロ定数。
[/mol]←スラッシュの前に「個」が入ります。でも単位に日本語はおかしいので通常省略されています。

参考に。ふかく考えると訳わかんなくなるよ。
とりあえず慣れだね。ここで化学嫌いになっちゃうんだよ、みんな。

どんな物質でも1molあれば、粒子が6.0×10^23個存在します。
炭素原子1molあれば炭素原子が6.0×10^23個あります。
水分子1molあれば水分子が6.0×10^23個あります。

考え方)鉛筆1ダースあれば鉛筆が12本あります。

モル質量は、単位[g/mol]で表します。
物質1molあたりのグラムです。
炭素1molあれば12g・・・(12[g/mol])
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物質量は、今まさにそこにその物質が何モルあるかを表している。
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Q蒸気圧ってなに?

高校化学IIの気体の分野で『蒸気圧』というのが出てきました。教科書を何度も読んだのですが漠然とした書き方でよく理解できませんでした。蒸気圧とはどんな圧力なのですか?具体的に教えてください。

Aベストアンサー

蒸気圧というのは、主として常温付近で一部が気体になるような物質について用いられる言葉です。

液体の物質の場合に、よく沸点という言葉を使います。
物質の蒸気圧が大気圧と同じになったときに沸騰が起こります。
つまり、沸点というのは飽和蒸気圧が大気圧と同じになる温度のことを言います。
しかし、沸点以下でも蒸気圧は0ではありません。たとえば、水が蒸発するのは、常温でも水にはある程度の大きさ(おおよそ、0.02気圧程度)の蒸気圧があるためにゆっくりと気化していくためであると説明できます。
また、油が蒸発しにくいのは油の蒸気圧が非常に低いためであると説明できます。

さきほど、常温での水の飽和蒸気圧が0.02気圧であると述べましたが、これはどういう意味かと言えば、大気圧の内の、2%が水蒸気によるものだということになります。
気体の分圧は気体中の分子の数に比例しますので、空気を構成する分子の内の2%が水の分子であることを意味します。残りの98%のうちの約5分の4が窒素で、約5分の1が酸素ということになります。

ただし、上で述べたのは湿度が100%の場合であり、仮に湿度が60%だとすれば、水の蒸気圧は0.2x0.6=0.012気圧ということになります。

蒸気圧というのは、主として常温付近で一部が気体になるような物質について用いられる言葉です。

液体の物質の場合に、よく沸点という言葉を使います。
物質の蒸気圧が大気圧と同じになったときに沸騰が起こります。
つまり、沸点というのは飽和蒸気圧が大気圧と同じになる温度のことを言います。
しかし、沸点以下でも蒸気圧は0ではありません。たとえば、水が蒸発するのは、常温でも水にはある程度の大きさ(おおよそ、0.02気圧程度)の蒸気圧があるためにゆっくりと気化していくためであると説明できま...続きを読む

Q質量と質量数の違い

タイトルのとおりです。

質量と質量数の違いを教えて下さい。

Aベストアンサー

 質量の定義はなかなか難しいので、例を挙げて説明します。
 質量数12の炭素(12C)を例に取ります。この原子の質量数は、言うまでもなく12です。その定義は、No.2さんのご回答のとおり、原子核中の陽子の数と中性子の数の合計が12ということです。
 それに対して、12C原子1個の質量を考えます。12C原子は1 molで12 g(0.012 kg)で、1 mol中の原子の数は約6.02×10^23個ですから、原子1個の質量は、
0.012 kg ÷ 6.02×10^23
≒1.99×10^(-26) kg
となります。
 すなわち、12Cについて言えば、
質量数は12
質量は
 (原子1個で)約1.99×10^(-26) kg
 (1 molすなわち原子約6.02×10^23個で)12 g(=0.012 kg)
です。こんな風に違います。

Q水素結合とはどういうものですか?

現在、化学を勉強している者です。水素結合についての説明が理解できません。わかりやすく教えていただけないでしょうか?また、水素結合に特徴があったらそれもよろしくお願いします。

Aベストアンサー

要は、「電気陰性度の大きい原子に結合した水素と、電気陰性度の大きい原子の間の静電的な引力」です。
電気陰性度の大きい原子というのは、事実上、F,O,Nと考えて良いでしょう。
電気陰性度の大きい原子と結合した水素上には正電荷(δ+)が生じます。また、電気陰性度の大きい原子上には負電荷(δー)が存在します。

水素が他の原子と違うのは、その価電子が1個しかないことです。つまり、他のイオンとは異なり、H+というのは原子核(通常は陽子)のみになります。他のイオンの場合には、内側にも電子格殻が存在しますので、原子格がむき出しになることはありません。
ご存じと思いますが、原子核というのは原子のサイズに比べてはるかに小さいために、H+というのは他のイオンとは比べ物にならないほど小さいといえます。もちろん、正電荷を持つ水素というのは水素イオンとは異なりますので、原子殻がむき出しになっているわけではありませんが、電子が電気陰性度の大きい原子に引き寄せられているために、むき出しに近い状態になり、非常に小さい空間に正電荷が密集することになります。
そこに、他の電気陰性度の大きい原子のδーが接近すれば、静電的な引力が生じるということです。
そのときの、水素は通常の水素原子に比べても小さいために、水素結合の結合角は180度に近くなります。つまり、2個の球(電気陰性度の大きい原子)が非常に小さな球(水素原子)を介してつながれば、直線状にならざるを得ないということです。

要は、「電気陰性度の大きい原子に結合した水素と、電気陰性度の大きい原子の間の静電的な引力」です。
電気陰性度の大きい原子というのは、事実上、F,O,Nと考えて良いでしょう。
電気陰性度の大きい原子と結合した水素上には正電荷(δ+)が生じます。また、電気陰性度の大きい原子上には負電荷(δー)が存在します。

水素が他の原子と違うのは、その価電子が1個しかないことです。つまり、他のイオンとは異なり、H+というのは原子核(通常は陽子)のみになります。他のイオンの場合には、内側にも電子格殻...続きを読む

Qなぜ、アンモニアと塩酸の中和では水が出ないのですか?

なぜどちらとも液体なのに水がでないのですか?
教えてください。。。

Aベストアンサー

教科書に載っている酸・塩基の定義を見ると
酸:水に溶けてH+(正しくはH3O+)を出す物質
塩基:水に溶けてOH-を出す物質
アルカリ:水によく溶ける塩基
とあります。

「水に溶けて」ということですから水溶液が前提です。
中和が起これば酸の性質、塩基の性質が互いに打ち消されるのですからH++OH-→H2O
が起こっています。これは定義から出てくることです。水中のH+とOH-が減少しなければ中和ではないはずです。
でもH2Oが生じるということと反応式の中にそのH2Oが出てくるということは別の問題です。

化学反応式は反応によって量が変化した物質の間の関係式です。存在はするが量が変化していないという物質は式の中に書きません。反応に重要な働きをしていても書きません。触媒を反応式の中に書かないというのもこの立場です。

NH3は水中で
NH3+H2O→NH4++OH-
の反応でOH-を生じますから塩基です。水によく溶ける物質ですからアルカリとも呼んでいます。
この状態にHClを組み合わせて反応を考えると
NH3+H2O+HCl→NH4Cl+H2O
です。両辺に共通なH2Oは量の変化していない物質ですから消去します。
NH3+HCl→NH4Cl
反応式の中にH2Oは出てこなくなります。

この反応式は水溶液中の反応も水溶液外での反応も表わしています。
ただ反応の仕組みは異なっています。水溶液中での反応では水が出来ています。水溶液外での反応では水は出来ていません。(水溶液中の反応に対しての質問だと思いますから#1のように水溶液外の反応を示しても回答にはなっていない事になります。)

水溶液中で酸、塩基として働く物質は水溶液外でも直接に反応することが可能です。

固体のCaOと気体のCO2が反応する場合でも同じことが成り立ちます。
CaO+CO2→CaCO3
は中和反応です。石灰石の熱分解の式はこの逆反応です。
それぞれを別々に水に溶かしてから混ぜれば、CaCO3の沈殿が生じるよく知られた反応が起こります。
CaOとCO2を出発物質として書けば水溶液中での反応も同じ式になります。
よく出てくる式はCa(OH)2を出発物質とした
Ca(OH)2+CO2→CaCO3+H2O
です。水溶液中でも水溶液外でも同じ反応式になります。この式ではH2Oが生じています。でも片方から出ているように見えます。水溶液の中での反応か外での反応かで仕組みが異なっていることが分かります。
水溶液中の反応であるとしてもH2Oの数が異なりますね。教科書に出てきたときに気がつかれましたか。CO2は2価の酸として働きますからH2Oは2つ出てくるはずです。
Ca(OH)2+H2O+CO2→CaCO3+2H2O
で両辺から共通なH2Oを1つ消してしまっているのです。

アンモニアの場合出発物質を水溶液中でもNH3としています。
NH4OHは現在どの教科書でも使われていません。これは不安定な分子という意味の表現でもありません。H2O+CO2→H2CO3とするのとは意味が異なります。書くと多分間違いにされるでしょう。

ラボアジェの本を見ると「非金属元素の酸化物は酸である」という表現が出てきます。CO2もSO2もNO2も酸として扱っています。

教科書に載っている酸・塩基の定義を見ると
酸:水に溶けてH+(正しくはH3O+)を出す物質
塩基:水に溶けてOH-を出す物質
アルカリ:水によく溶ける塩基
とあります。

「水に溶けて」ということですから水溶液が前提です。
中和が起これば酸の性質、塩基の性質が互いに打ち消されるのですからH++OH-→H2O
が起こっています。これは定義から出てくることです。水中のH+とOH-が減少しなければ中和ではないはずです。
でもH2Oが生じるということと反応式の中にそのH2Oが出てく...続きを読む

Q物理IIの等速円運動の力のつりあいについて

文章だけですみません。

半頂角θの滑らかな円錐を逆さにし、
その内面上を質量mの小球が高さhの水平面内で等速円運動をしている。
小球が円すい面から受ける力Nを求めよ。

という問題で、なぜmgを垂直抗力Nと反対方向に分解した、mgsinθとNがイコールの
N = mg sinθ にならないのか疑問に思い、調べてみたところ、遠心力を考えるというようなことが書かれていましたが、
慣性系から見ると(地上から見ると)、小球には遠心力は働いていませんよね?
小球には mg と N しか働かず、その結果 N と mg の合力である向心力が働く
ということになると思うのですが、何が違うのでしょうか?

分かりづらい文章で申し訳ないですが、どうか教えてください。

Aベストアンサー

>小球には mg と N しか働かず、その結果 N と mg の合力である向心力が働く
ということになると思うのですが、何が違うのでしょうか?

それでいいですよ。
そこからどの方向に分解するべきかを考える必要があるというだけです。

斜面に沿って滑る運動の場合、加速される方向は斜面に沿った向きであり、その方向に垂直な方向は垂直抗力の向きになります。ですので力の釣り合いを考える方向は加速度に垂直な方向、つまりは斜面に垂直な向きとなります。

今回の問題の場合、加速の方向は円錐の中心軸に向かう向き、つまりは重力に垂直な向きです。力のつり合いを考える方向は加速の向きに垂直な方向、つまり重力の働いている向きになるのです。

Qカルボキシ基について

COOHの結びつき方からすれば、OH基で電離してアルカリ性になりそうな気がするんですがなぜHと電離するんでしょうか?高校の先生に聞いてもその方が安定するからとしか教えてくれません。
 僕の仮説はC=O結合でOが電子を持って行ってしまうことでC-O間での電子の偏りが緩和されて、共有結合寄りのイオン結合になっているため、O-H間のほうが極性が強いというところです。

Aベストアンサー

>僕の仮説は~
1つの要因で正しい解釈です。
それが証拠に酢酸よりもクロロ酢酸のほうが酸性が強くなります。

ただそれだけの寄与ではなく、「共鳴」の影響もあります。
カルボキシ基が電離した陰イオンの構造は
―C(=O)―O^- という形をとりますが、これは原子の位置を変えることなく、電子の位置のみが代わることで
―C(―O^-)=O という構造になり得て、実際にはこの2つの中間的な構造であると考えられます。
つまり-1の電荷が1つの酸素原子に集中している(局在化している)のではなく、
電荷が2つの酸素原子に散らばっている(非局在化している)構造となっています。

この共鳴安定化の影響があり、カルボキシ基からH^+が抜けた構造がやや安定となるので酸性を示せます。
共鳴安定化は高校化学では言葉こそ出てきませんが、ベンゼン環の構造の説明で出てきますね。

なお、亜硫酸H2SO3より硫酸H2SO4の酸性度が強いことも同じ理由で説明がつきますし、
アルコールR-OHが酸性を示せないことも同じ理由で説明できます。
さらにフェノールPh-OHがごく弱い酸性を示すのも同じように説明でき、
「僕の仮説」を組み合わせるとぴくりんさんが強酸性であることも説明できます。

http://www.ph.nagasaki-u.ac.jp/lab/natpro/lecture/biochemno3.pdf
http://www.nishino-labo.jp/pdf/enshu01_05.pdf

>僕の仮説は~
1つの要因で正しい解釈です。
それが証拠に酢酸よりもクロロ酢酸のほうが酸性が強くなります。

ただそれだけの寄与ではなく、「共鳴」の影響もあります。
カルボキシ基が電離した陰イオンの構造は
―C(=O)―O^- という形をとりますが、これは原子の位置を変えることなく、電子の位置のみが代わることで
―C(―O^-)=O という構造になり得て、実際にはこの2つの中間的な構造であると考えられます。
つまり-1の電荷が1つの酸素原子に集中している(局在化している)のではなく、
電荷が2つの酸素原子...続きを読む


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