原子質量計算機
同位体の質量と存在比から平均原子質量を求め、必要に応じて陽子・中性子・電子の数も計算します。
平均原子質量の計算
対応する同位体の質量と存在比をカンマ区切りで入力してください。存在比は百分率でも小数でも入力できます。
原子質量計算機について
平均原子質量は、元素の試料に含まれる同位体質量の加重平均です。同じ元素の原子は必ず同じ陽子数を持ちますが、中性子数は異なる場合があります。この違いを持つ原子が同位体です。同位体ごとに質量と天然存在比があるため、周期表の値は最も多い同位体の質量だけではなく、両方の量を反映しています。
平均を求めるには、各同位体の質量に存在比を掛け、その積を足し合わせて存在比の合計で割ります。この正規化された加重平均式は、98.93と1.07のような百分率にも、0.9893と0.0107のような小数比にも対応します。同じリスト内で尺度を混在させず、各質量に対応する存在比を入力してください。計算機は存在比の合計も表示するため、同位体の入力漏れやデータの不整合に気づきやすくなります。
炭素を例にすると、同位体質量12.000と13.003、存在比98.93と1.07から、約12.0107原子質量単位という平均が得られます。塩素には質量が35と37付近の主要な同位体があり、平均は整数ではなく約35.45になります。加重平均はリスト内の最小と最大の同位体質量の間に収まります。そうならない場合は、組み合わせと数値形式を見直してください。
原子質量と質量数は関連していますが別の量です。原子質量は測定された同位体の質量、または加重平均で、小数を含むことがあります。質量数Aは特定の核種の陽子数と中性子数を足した整数です。原子番号Zは陽子数であり、元素を特定します。任意のZとAを入力すると、中性原子について陽子数Z、中性子数AからZを引いた値、電子数Zを表示します。イオンの電子数には別途調整が必要です。
平均原子質量は化学量論、モル質量計算、同位体比分析、地球化学、環境トレーシング、質量分析で広く使われます。天然存在比は試料の由来によってわずかに異なり、放射性元素や人工元素には代表的な天然平均がない場合もあります。高精度の科学研究では、実際の材料に対応する最新の評価済み同位体質量と存在比を使用してください。授業や通常の実験計算では、この加重法により項ごとに確認できる明確な結果が得られます。
原子質量の計算例
2種類および3種類の同位体による加重平均の例です。
| 同位体データ | 平均質量 | 元素 |
|---|---|---|
| 12.000, 13.003、存在比98.93, 1.07 | 12.0107 amu | 炭素 |
| 34.969, 36.966、存在比75.78, 24.22 | 35.4527 amu | 塩素 |
| 10.0129, 11.0093、存在比19.9, 80.1 | 10.8110 amu | ホウ素 |
| 23.985, 24.986, 25.983、存在比78.99, 10.00, 11.01 | 24.3051 amu | マグネシウム |
原子質量計算機の使い方
- 同位体の質量を統一した質量単位でカンマ区切りで入力します。
- 対応する存在比を、すべて百分率またはすべて小数比で入力します。
- 中性原子の粒子数も求める場合は、原子番号と質量数を入力します。
- 「原子質量を計算」を選択し、加重平均と存在比の合計を確認します。
原子質量計算機のよくある質問
平均原子質量の計算式は何ですか?
各同位体の質量に存在比を掛け、積の合計を存在比の合計で割ります。合計で割ることで、百分率でも小数比でも正規化できます。
平均原子質量が整数でないのはなぜですか?
多くの天然元素には質量の異なる複数の同位体が含まれます。存在比で重み付けした平均は通常その質量の間に位置するため、小数になることが一般的です。
存在比を小数で入力できますか?
はい。式で合計による除算を行うため、0.9893と0.0107などの値も使えます。存在比リスト全体で同じ尺度を使用してください。
存在比の合計がちょうど100でない場合は?
公表値の丸めで生じる小さな差なら、正規化により有用な平均を求められます。大きな差は同位体の入力漏れや入力ミスを示すことが多いため、修正してください。
原子質量と質量数は同じ意味ですか?
いいえ。原子質量は原子質量単位で表す測定値や加重値です。質量数はある同位体の陽子数と中性子数を足した整数です。