【理論化学】質量数・相対質量・原子量・アボガドロ定数を簡単に解説!高校化学選択をしている受験生や高校生は必見!

理論化学の解説(質量数・相対質量・原子量・アボガドロ定数とは)

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化学科を卒業して予備校講師(模擬試験作成)をしていた予備校講師の休日です。化学を放置すると忘れていくので、備忘録代わりに受験生にも役立つ高校化学の情報をまとめておこうと思い、この記事を作成しました!できれば、勉強法のTwitter(こっちがメイン)もフォローしてもらえると嬉しい^^勉強関連やTOEIC関連でこうやったら勉強できるなど気づいたことをどんどんツイートしていますので!化学関連の解説記事一覧・目次はコチラから。

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質量数とは?

Twitterの原文ママ

質量数は陽子数+中性子数。粒の数を数えてるだけだから、もちろん整数。一方、相対質量とは12Cの質量を「12」と決めた時に、他の原子はどのくらいの重さですか?っていう比。12Cの質量っていう中途半端な数字を基準にしてるので相対質量は整数じゃない。

解説コメント

原子は、陽子と中性子と電子からできてるでしょ?でも電子って陽子や中性子の1/1840の質量しかないから、原子の質量がいくらかを考える時に電子の質量は虫できる。

っていう話は1億回くらい聞いてると思う。まあそういうことで、陽子の数と中性子の数がその原子の質量を決めるっていうことになるので、新たに『質量数』という言葉を化学に取り入れるわけ。

『質量』数=陽子数+中性子数

なので、質量数は陽子の粒と中性子の粒の数を数えてるだけなので、もちろんのこと整数になります。

たとえば、12Cの質量数は12だわな。(陽子数6、中性子数6)。13Cの質量数は13だわな。(陽子数6、中性子数7)

粒の数を数えてるだけだからそりゃあ整数になる。1粒、2粒、3粒って数えてたら全部で18.247粒でした!とかにはならない。もう一回数えたほうがいい。

相対質量とは?

Twitterの原文ママ

質量数は陽子数+中性子数。粒の数を数えてるだけだから、もちろん整数。一方、相対質量とは12Cの質量を「12」と決めた時に、他の原子はどのくらいの重さですか?っていう比。12Cの質量っていう中途半端な数字を基準にしてるので相対質量は整数じゃない。

解説コメント

相対質量の定義から入っていこう。

相対質量の定義とは、12Cの質量を「12」としたときの他の原子の質量がいくらであるか?つまり、『比』を表す。

例えば、A君の体重は48.2 kg、B君の体重は52.4 kgとする。

A君の体重を「12」としたときのB君の体重はいくらだろうか?

12×52.4/48.2=13.0456431……となる。

A君の体重を「12」としたときのB君の体重(=相対質量)は「13.0456431……」となる。

そりゃあA君の体重もB君の体重も整数じゃないんだから、「相対質量」だってきれいな整数になるわけがない。

ちなみに、

  • 12Cの実際の質量(絶対質量):1.9926×10^-23〔g〕
  • 1Hの水素の絶対質量は1.6735×10^-24〔g〕

よって、12Cの質量を「12」としたときの1Hの質量は(つまり、相対質量)、

12×(1.9926×10^-23)/(1.6735×10^-24)=1.0078

となる。こんな感じ。

原子量とは?

Twitterの原文ママ

原子量ってのは、各同位体の相対質量×存在比率のこと。いわば期待値だわな。各同位体ってのは例えば35Clと37Clみたいな感じ。35Clはこの世に75%くらい存在する。存在比を考慮したその元素の相対質量の平均値ってところやな。ざっくりいうと。

解説コメント

原子量は、各同位体の相対質量×存在比率(つまり、期待値)を表します。

相対質量の解説は上の相対質量の解説の内容を読んでね。

Clの相対質量

  • 35Clの相対質量:34.97
  • 37Clの相対質量:36.97

存在比率

  • 35Cl:75.8%
  • 37Cl:24.2%

なんですわ。期待値求めよう。原子量ってのは、その元素の平均体重みたいなもんだからさ。(だから、整数じゃなくて端数ね!例えば、Hの原子量は1じゃなくて、1.008だったりする。省略して1とかにしてあるけどね。)

34.97×75.8/(75.8+24.2)+36.97×24.2/(75.8+24.2)=35.45

なので、Cl原子の原子量は35.45となるわけ。

おまけで、アボガドロ定数について。

アボガドロ定数は12gの12Cの原子の個数のこと。

12Cだけをいっぱい集めて12 gにした。12Cは何粒でしょうか?っていうこの何粒がアボガドロ定数。

12C 1粒の質量って1.9926×10^-23 〔g〕なので、(つまり端数)かき集めた時の数も端数になるわな。

だって、いわば12÷(1.9926×10^-23)=アボガドロ定数ってことでしょ?

ちなみに答え(アボガドロ定数)は6.022×10^23ね。

4 件のコメント

    • 石見さまあありがとうございます!この辺の話は結構ややこしくて読んでもわかりずらいですよね汗!コメントをいただけて更新する意欲になります。
      本当にありがとうございます。

  • 今海外の大学でこれやっていて高校時代には習わなかったものなのでかなりパニックになっていました 英語で調べてもしっくりこず、、、、
    でもこれを見て泣きそうになりましたとても分かりやすかったです!ありがとうございます!!

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    ABOUTこの記事をかいた人

    ニシジマ

    ゆとり世代ど真ん中に爆誕。円周率は3だと信じて疑わない。大学卒業後,予備校で勤務しており,化学を担当。主な業務は,模擬試験作成と入試解説の執筆。大学時代の専攻は物理化学であるが,難解すぎて意味があまりわからない。