同じ元素の同位体の違い

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著者: Peter Berry
作成日: 15 Aug. 2021
更新日: 13 11月 2024
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【化学基礎】 物質の構成17 同位体 (11分)
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元素は、核内の陽子の数によって区別されます。たとえば、水素は核内に1つのプロトンを持ち、金は79個あります。プロトンは正電荷を持ち、1原子質量単位の重量があります。核には通常、中性子も含まれています。中性子の重量は陽子とほぼ同じですが、電荷はありません。

TL; DR(長すぎる;読まなかった)

同じ数の陽子を含むが異なる数の中性子を含む2つの原子は、同じ元素の同位体です。質量は異なりますが、化学的に同じように反応します。

原子質量数

同位体は通常、水素同位体である重水素とトリチウムを除き、特別な名前を付けられていません。代わりに、同位体は単に原子質量番号に従ってラベル付けされます。この数は、要素の核の質量を指します。陽子と中性子の重量はほぼ同じであるため、原子質量数は単純に原子核内の陽子と中性子の合計です。すべての炭素には6つの陽子がありますが、異なる同位体には異なる数の中性子があります。炭素12が最も一般的で、6つの中性子がありますが、炭素13と炭素14(それぞれ7と8の中性子)も自然に発生します。

化学

正および負の電荷が引き付けます。原子または分子が安定するためには、正味の電荷がゼロである必要があります。これは、正電荷と負電荷が互いに打ち消し合うことを意味します。核内の正に帯電した陽子の数によって、核を周回する負に帯電した電子の数が決まります。化学反応は、異なる原子の陽電荷と陰電荷(陽子と電子)の相互作用によって引き起こされます。中性子は正または負ではないため、化学反応には影響しません。言い換えると、異なる同位体は、化学反応中または化合物の形成中に異なる動作をすることはありません。それらは重量によってのみ区別されます。

平均同位体質量

周期表には、各元素の原子質量がリストされています。通常、この数は整数ではなく小数です。これは、水素の個々の原子の重量が1.0079原子質量単位であるためです。中性子と陽子の重量はそれぞれ1原子質量単位であるため、任意の原子は質量の整数値を持ちます。周期表にリストされている数値は、元素の天然に存在する同位体の加重平均です。ほぼすべての水素には陽子が1つしかなく、中性子はありませんが、ごく一部の水素には1つまたは2つの中性子があり、重水素またはトリチウムと呼ばれます。これらのより重い同位体は、平均重量をわずかに高く傾けます。

同位体の安定性と出現

陽子と中性子の特定の組み合わせは、他の組み合わせよりも多少安定しています。一般的に、自然界の同位体の頻度はその安定性によって決まります。最も安定した同位体も最も一般的です。特定の同位体は放射性になるまで不安定であり、時間の経過とともに他の元素や同位体に崩壊し、副産物として放射線を放出します。たとえば、炭素14とトリチウムは両方とも放射性です。特定の極度に放射性の同位体は、あまりにも急速に崩壊するため、自然界には存在しませんが、炭素14などのその他の同位体はゆっくりと崩壊し、自然に発生します。