原子量・質量数・物質量・・・

質問

こんにちは。
原子量・質量数、物質量。初学者にとっては重さに関する言葉が色々で出てきて難しいです。そして、私もそうして躓いてしまいました^^;
これから、その事について自分で説明したいと思います。間違いがあると思うので、指摘していただけますか。
自分の知識を整理しながら投稿しようと思います。
よろしくお願いします。

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質量数
　原子核＋中性子の数。電子は軽いためこれに数えない。
重さの関係を表すには原子量を見れば良いから、重さを表すことに関してはあまり実用性ない。
原子量
　実際の原子はとても軽くて、その重さを数字で書くと煩雑になる。なので基準となる数字を決めて、そこから相対的な数字で表す。12番目の元素炭素Cの12として表すことにした(なぜ)。こうして表される数字を原子量と呼ぶことにした。
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　ここで気になるのは、1molの炭素の物質量も12gということです。
原子量は1molの物質量で、物質量は数を考慮した時の重さということでしょうか。しかし、これでは混乱してしまいます。1molの重さを原子量と定義したわけではないのに…。

実際問題とくときは、原子量35.5=1mol35.5gなのだな、という感じで問題ないのですがハッキリさせておきたいのです。
どなたか詳しいかたいましたらご指南いただければ嬉しいです。
また、関連した知識・補足をいただければ、なお助かります。

回答No.3

ht1914

話がちょっとずれますが
１ｍという長さを習ったときに
「地球の子午線の長さ（赤道から北極までの距離）を測ってソレが１００００ｋｍ＝１０００００００ｍになるように１ｍという長さを決めた。国際的に曖昧さが出ないように１ｍの長さの基準器を決めた」
というのを聞かれたことがあると思います。私も小学校の時に聞きました。納得しました。
これをいきなり
「質量数８６のクリプトンが出す橙色のスペクトルの真空中における波長を１６５０７６３．７３倍したものを１ｍとする」
という定義を聞かれたら「？？？」となるでしょうね。
初めてそのような量を決めたときの定義と曖昧さを無くして精度を上げたいという目的で定義をし直した場合のものとの違いです。
初めの定義を知っていて後の定義を聞いた場合は受け入れやすいですが初めの定義を知らなくて聞くと何のことかさっぱり分からないということになります。
１ｍｏｌの定義でも似たような事が起こります。
「６．０２×１０＾２３個集めたものを１ｍｏｌという」
という定義は「見ることも触ることも出来ない」ものをどうやって数えて数を合わすのかという疑問を持ってしまいます。
理科年表を見ると
「１ｍｏｌとは０．０１２ｋｇの[12]Ｃに含まれる原子と等しい数の構成要素を含む系の物質量」
と書かれています。
数が等しければいいのですから１コ２コ・・・と数えなければ行けないわけではありません。
水素原子１つと炭素原子１つが１２倍質量が違うということが分かっていれば水素１ｇの中の水素原子の数と炭素１２ｇの中の炭素原子の数は同じはずです。何個という数が分からないと同じであるかどうか判定出来ないというのではありません。
初めは一番軽い水素を基準にしてにしてｍｏｌを考えたと思います。これが一番素直です。「炭素１２を基準にする」というのは変化してきた結果です。
アボガドロの分子仮説が提案された時も数が分からないままでした。数の測定が無くてもｍｏｌの考え方は使うことが出来ます。
アボガドロ数の測定は２０世紀になってからのことです。

回答No.2

Tacosan

とりあえず誤解してるところを指摘してみる:
・質量数と原子量は「質量」に関する言葉だが, 「物質量」は個数に関する言葉である.
・C は「12番目の元素」じゃない.
・[12]C 1mol の物質量は 1mol (質量は 12g).
物質量については, 0.012kg の [12]C の中にある原子の個数を 1mol として, この個数に対する比率として定義されています. 例えば [12]C が 0.024kg だけあるとすると, これは「0.012kg の [12]C の中にある原子の個数」の 2倍だけあることになるので 2mol です.
で, 原子量は「[12]C を 12 とした相対的な質量」と定義されています. 従って, 「その原子 (など) を 1mol だけ集めたときの (g で表した) 質量」と一致します. もちろん, [12]C の原子量は正確に 12 です.
一般論として, 核種を指定すると質量数と原子量はほぼ一致します. 厳密には原子核の結合エネルギーや電子などの分だけ違うのですが, これらは陽子や中性子の質量に比べて小さいので, 単純な計算のときには無視できます.
例えば, [12]C の原子量は正確に 12 ですが, もう 1つの C の安定同位体である [13]C の原子量はほぼ 13 です. C 全体では [12]C が 99%, [13]C が 1% くらい (ほかに [14]C がごく少量だけ存在する) なので, C の原子量は (だいたい) 0.99*12 + 0.01*13 = 12.01 となります.
このように「ある核種が圧倒的に多い」場合には, 原子量はかなり整数に近い値になります. 逆に, 原子量が整数からほど遠い場合には, いくつかの核種が混ざっていると考えるのが普通です. この例としては Cl が代表的であり, [35]Cl と [37]Cl がおよそ 3:1 の割合なので Cl の原子量は 0.75*35 + 0.25*37 = 35.5 くらいとなります.

回答No.1

savarez

原子量ですが、これは炭素１２の原子を６，０２×１０の２３乗個集めたときの質量を１２グラムと仮定したときの各原素１molの相対的な質量です。
そして種類を問わず原子が６，０２×１０の２３乗個ある状態を１molといい、
６，０２×１０の２３乗をアボガドロ定数といいます。

質量数は質問者様の認識で良いと思うのですが、
ご参考になれば幸いです。

補足

なるほど。わかりかけた気がします…。
もしかしてですが、炭素を12グラムになるように集めると6.02×10^23個になるということなのでしょうか。そしてこれを1molとした。
こうすると納得いきます。
そうしないとなぜ6.02×10^23個なんて集めたのか分かりません。

なぜ炭素でしかも12グラムなのかは分かりませんが…。