平均原子質量計算機
2種類の同位体の質量と天然存在比から、存在比で重み付けした元素の原子質量を求めます。
平均原子質量の計算
2種類の同位体の質量と存在比を入力します。存在比の合計がちょうど100でない場合は自動で正規化します。
平均原子質量について
平均原子質量は、元素の天然同位体の質量を存在比で重み付けした平均です。ほとんどの元素は単一の同位体ではなく混合物として存在するため、周期表の数値は通常整数ではありません。この値は各同位体の正確な質量と、代表的な天然試料における存在頻度の両方を反映します。原子質量単位はamuと略され、統一原子質量単位uとも表記されます。
計算では、各同位体の質量に割合として表した存在比を掛け、それらを足します。百分率の存在比を100で割ると割合になります。二つの同位体では、平均質量は質量一と存在比一の積に、質量二と存在比二の積を加えたものです。存在比の百分率は割合に直します。この計算機は等価な正規化形式を用い、重み付きの和を入力した存在比の合計で割ります。そのため75.77と24.23をそのまま使え、丸めにより合計が99.99でも正しい尺度の結果が得られます。
正確な同位体質量は質量数とは異なります。質量数は陽子と中性子の個数の合計で必ず整数ですが、実測の同位体質量は核結合の効果を含むため通常は小数です。例えば塩素-35の質量数は35ですが、同位体質量は約34.969 amuです。精度が重要な場合は実験で報告された同位体質量を使ってください。質量数の入力は概算には使えますが、信頼できる資料の標準原子量を再現することはできません。
地質学的、生物学的、工業的な過程で同位体分別が起こるため、天然存在比は試料によって多少変わります。そのため公表される標準原子量は区間や不確かさ付きの値で示されることがあります。この計算機は入力データの算術結果を返すだけで、測定不確かさを加えたり存在比データを選んだりはしません。計算中は十分な有効数字を保ち、最後に最も精度の低い入力値が支える精度に丸めてください。
原子質量の加重平均は、基礎化学、同位体地球化学、質量分析、化学量論でよく使われます。周期表の原子量が存在比の高い同位体の質量に近い理由も説明できます。各存在比と質量の対応を確認し、両同位体で存在比の単位をそろえ、表示された合計を確認してから結果を解釈してください。
平均原子質量の例
| 同位体データ | 平均質量 | 解釈 |
|---|---|---|
| 塩素:34.96885が75.77%、36.96590が24.23% | 35.452735 amu | 塩素-35の存在比が高いため、その質量に近い結果になります。 |
| 銅:62.9296が69.15%、64.9278が30.85% | 63.546045 amu | 加重平均は表に記載された銅の原子量とよく一致します。 |
| 等量混合:10.0が50%、12.0が50% | 11 amu | 存在比が等しいため、結果は二つの質量の単純な中間値になります。 |
平均原子質量の求め方
- 最初の同位体の実測質量を原子質量単位で入力します。
- その存在比を百分率で入力し、次の同位体も質量と存在比を入力します。
- 「平均質量を計算」を押し、表示された存在比の合計が適切か確認します。
- 元データに合った有効数字で加重平均を示します。
平均原子質量のよくある質問
平均原子質量はなぜ通常小数なのですか?
天然の元素は通常、質量の異なる同位体の混合物です。そのため存在比で重み付けした平均は、一般に整数の質量数の間になります。
同位体の存在比は合計が正確に100%である必要がありますか?
いいえ。計算機は入力した存在比を合計で正規化します。ただし同じ尺度の値を使い、同位体の入力漏れがないか確認してください。
原子質量は質量数と同じですか?
いいえ。質量数は一つの同位体の陽子数と中性子数の合計で整数です。同位体質量は結合エネルギーや粒子の質量を反映した実測の小数値です。
周期表と結果が異なるのはなぜですか?
丸めた質量や存在比、または同位体組成の異なる試料のデータを使っている可能性があります。標準原子量には天然の変動や報告された不確かさが含まれる場合もあります。
百分率の代わりに割合で入力できますか?
はい。両方の存在比を合計で正規化するため可能です。ただし同じ計算で割合と百分率を混在させないでください。