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相対質量は化学の重要な概念です。原子または分子の質量を計算するプロセスを簡素化するために存在します。絶対単位では、陽子と中性子の質量は約10−27 キログラムは、キログラムの10分の1の10分の1であり、電子は約10のさらに小さな質量を持ちます。−30 キログラム、陽子または中性子の約1000分の1。これは実際の状況では対処が難しいため、科学者は炭素原子の相対原子質量を12として定義し、それに基づいて他のすべてを実行します。
TL; DR(長すぎる;読まなかった)
中性子の数に陽子の数を加算して、任意の原子の相対質量を見つけます。水素の相対原子質量は1、炭素-12の相対原子質量は12です。
同じ元素の同位体は中性子の数が異なるため、特定の1つの同位体について計算する必要があります。周期表は、元素の最下位番号として相対原子質量を示しますが、これには同位体が考慮されます。
各要素からの寄与を合計することにより、相対分子量を見つけます。化学式を使用して、含まれる各原子の数を見つけ、相対原子質量に存在する各原子の数を掛けてから、それらをすべて加算して結果を見つけます。
相対質量とは何ですか?
相対質量は、炭素-12原子の1/12の質量に対する原子または分子の質量です。このスキームでは、中性の水素原子の質量は1です。これは、各陽子または中性子を1としてカウントし、電子の質量を無視すると見なすことができます。したがって、相対原子質量の式は単純です:
相対原子質量=陽子の数+中性子の数
ただし、科学者は炭素12原子を「標準原子」として設定しているため、技術的な定義は次のとおりです。
相対原子質量=原子の質量÷(炭素-12原子の質量の1/12)
要素の相対原子質量
元素は、ビッグバンまたは星で作成される基本的な構成要素原子であり、周期表で表されます。相対原子質量は、周期表の低い数値です(上の数値は、陽子の数をカウントする原子番号です)。この数値は、多くの元素の単純化された周期表から直接読み取ることができます。
しかし、技術的に正確な周期表はさまざまな同位体の存在を説明し、それらがリストする相対的な原子質量は整数ではありません。同位体は、中性子の数が異なる同じ要素のバージョンです。
考慮している元素の特定の同位体の中性子の数に陽子の数を加算することにより、元素の相対質量を常に見つけることができます。たとえば、炭素-12原子には6個の陽子と6個の中性子があるため、相対原子質量は12になります。原子の同位体が指定されている場合、元素の名前の後の数字が相対原子質量になります。したがって、ウラン238の相対質量は238です。
周期表と同位体
周期表の相対的な原子質量には、存在量に基づいて異なる同位体の質量の加重平均を取ることにより、異なる同位体からの寄与が含まれます。たとえば、塩素には2つの同位体、塩素35と塩素37があります。自然界にある塩素の4分の3は塩素35で、残りの4分の1は塩素37です。周期表の相対質量に使用される式は次のとおりです。
相対原子質量=(同位体1質量×同位体1存在度+同位体2質量×同位体2存在度+…)÷100
塩素の場合、これは次のとおりです。
相対原子質量=(35×75 + 37×25)÷100
= (2,625 + 925) ÷ 100 = 35.5
塩素の場合、周期表の相対原子質量はこの計算に合わせて35.5を示します。
相対分子量
単純に構成要素の相対質量を加算して、分子の相対質量を見つけます。問題の元素の相対的な原子質量を知っている場合、これは簡単に行えます。たとえば、水は化学式H2O、それで水素の2つの原子と酸素の1つの原子があります。
各原子の相対原子質量に分子内のそれらの原子の数を掛けて、結果を加算して、相対分子質量を計算します。これは次のようになります。
相対分子量=(要素1の原子数×要素1の相対質量)+(要素2の原子数×要素2の相対質量)+…
H用2O、要素1は相対原子質量1の水素であり、要素2は相対原子質量16の酸素です。
相対分子量=(2×1)+(1×16)= 2 + 16 = 18
H用2そう4、要素1は水素(H)、要素2は硫黄(相対質量= 32のS)、要素3は酸素(O)であるため、同じ計算で次のようになります。
Hの相対分子量2そう4 =(Hの原子数×Hの相対質量)+(Sの原子数×Sの相対質量)+(Oの原子数×Oの相対質量)
= (2 × 1) + (1 × 32) + (4 × 16)
= 2 + 32 + 64 = 98
どの分子にも同じアプローチを使用できます。