原子量に単位を付けない理由とは？

質問

• 原子量では相対質量という考え方を採っており、単位は不要とされています。
• ただし、他の物理量では単位が付けられていることが多いため疑問が生じます。
• 原子量には以前には単位が付けられていた時期もありましたが、現在は付けられていません。

回答No.17

101325 · ベストアンサー

■おわびと訂正
#13の回答文中に間違いがありましたので訂正します。ごめんなさい。
誤　(モル質量)＝(質量)×(物質量)
正　(モル質量)＝(質量)／(物質量)
誤　(分子量)＝(グラム数)×(モル数)
正　(分子量)＝(グラム数)／(モル数)
誤　フッ素には安定核種がひとつしかない。フッ素には安定同位体がない。
正　フッ素には安定核種がひとつしかない。フッ素19には安定同位体がない。

■マクロな量とミクロな量
「アセトン0.50molの質量を求めよ」という問題を解くとします。この問題が解ける人は、自覚があるかどうかは別として、次のような手順で解きます。

　(1) マクロ→ミクロの変換
　(2) ミクロな量の計算
　(3) ミクロ→マクロの変換
　(4) マクロな量の計算

頭の中で行われていることは大差なく、答えも当然同じになるのですけど、この手順を具体的に表現するとき、以下の三つの表現が考えられます。

[A] 単位に気を遣った表現
　(1) アセトンの構造式 O=C(CH3)2 を思い出す。
　(2) 構造式と原子の平均質量から、分子の平均質量 28u+15u*2=58u を求める。
　(3) 分子の平均質量から、モル質量 58g/mol を求める。
　(4) 物質量とモル質量から、質量 0.50mol×58g/mol＝29gを得る。

[B] 教科書的な表現
　(1) [A]と同じ。
　(2) 構造式と原子量から、分子量 28+15*2=58 を求める。
　(3) 分子量から、モル質量 58g/mol を求める。
　(4) [A]と同じ。

[C] 昔風の表現
　(1) [B]と同じ。
　(2) [B]と同じ。
　(3) 分子量はミクロな量であり、同時にマクロな量でもある。
　(4) モル数と分子量から、グラム数 0.50×58＝29を得る。

「ｕを付けない値である原子量はやめにして、ｕを付けた値の原子量を使う」というのは[A]と[B]を折衷した表現になると思います。つまり、

“教科書的表現[B]では、原子量も分子量もミクロな量だが、初学者にはこれらがミクロな量であることが分かりにくい。単位を明示することで これらがミクロな量であることを強調するなら、現状では[A]のような表現になってしまう。しかし、「原子の平均質量」や「分子の平均質量」という用語は、日常的に使うには長すぎて不便である。だから[A]と[B]の折衷案として、「原子の平均質量」を原子量と呼び、「分子の平均質量」を分子量と呼ぶことにしよう。”

という方針ですよね。だとしたら、それでいいんじゃないかなと私は思います。そうじゃないんだけどな、ということでしたらコメントを下さい。

ただ、くどいようですが、原子量や分子量をマクロな量とみなしている人々が少なくないことは、知っておいてください。
#3「wikiでは、原子量に単位をつけていますね」
#6「原子量には『モル質量を g/mol で割ったもの』という隠れた意味がある」
#11「『原子量は原子1molの質量である』で事足りると思っています」
#15「モル質量と原子量、または分子量という明らかに単位の異なるものを同一視しているという例がいまだに見られる」

モル質量という用語が広まりつつあるとはいっても、昔風の「分子量はミクロな量であり、同時にマクロな量でもある」という考え方は根強く残っています。マクロな量としての分子量は、モル質量に置き換えられて単位付きの量になりましたけど、ミクロな量としての分子量は、現状では単位なしのままです。昔風の表現[C]では、物理量が全て相対量として表されている{注１}ので、逆にすっきりしていて分かり易いと思うのですけど、現状の[B]は、単位ありの量と単位なしの量が混在しているので、どうも中途半端だよなあと思ってしまいます。#13に書いた、昔のお仲間云々は、グラム数もモル数も相対量から単位付きの量になったのに、原子量が単位付きの量にならずに相対量のままなのはなぜなんだろう、という意味でした。分かりにくくてごめんなさい。

{注１}原子量を、炭素12の質量を12とする相対質量、と定義するのと同じように
グラム数は、国際キログラム原器の質量を1000とする相対質量、
モル数は、12gの炭素12の粒子数を1とする相対粒子数、とそれぞれ定義できます。

お礼

私が主張したいことを明確な形にまとめていただきました。感謝いたします。

＞「”教科書的表現[B]では、原子量も分子量もミクロな量だが、初学者にはこれらがミクロな量であることが分かりにくい。単位を明示することで これらがミクロな量であることを強調するなら、現状では[A]のような表現になってしまう。しかし、「原子の平均質量」や「分子の平均質量」という用語は、日常的に使うには長すぎて不便である。だから[A]と[B]の折衷案として、「原子の平均質量」を原子量と呼び、「分子の平均質量」を分子量と呼ぶことにしよう。”
という方針ですよね。」

その通りです。私の思いを明瞭な形に表現していただきました。
ありがとうございます。

＞　「モル質量という用語が広まりつつあるとはいっても、昔風の「分子量はミクロな量であり、同時にマクロな量でもある」という考え方は根強く残っています。」

そのことは全く知りませんでした。分子量というひとつの単語に２つの意味を含ませると、分子量という言葉の意味が曖昧になります。専門家の方はその使い分けに慣れているでしょうが、初めて化学を学ぶ高校生には混乱をもたらす原因になると思います。その混乱を避けるには、１語には一つだけの意味を持たせる、のが良いと思います。私は原子量・分子量は、原子１個（１個当たり）、分子１個（１個当たり）の質量という意味しか持っていないと思ってきました。ｈｔｍｓ４２様の「原子量はマクロな量である」という言葉は、原子量の値は、マクロな量の測定から推測により得られている、という意味である、と受け止めました。そうではなく、原子量の言葉に、モル質量という意味も含ませている、から、原子量はマクロな量であると言えるのだ、と、考えておられるとしたら、私はそんやややこしい原子量の言葉の使い方はしないでほしいと心の中でつぶやきたいです。

ご教示いただき、ありがとうございました。

補足

インターネット検索で次の文献を見つけました。雑誌「化学と教育」に私がここで問題にしているテーマが取り上げられている論文があるようです。１９６４年の論文なので今から５０年前のものです。３人の方の意見が紹介されているようであり、そのうち内海氏の意見が私と同じもののようです。

アクセション番号 0000005917
資料種別 論文
論文標題 原子量の単位をめぐって
著者名 織田三郎,内海誓一郎,白井俊明
著者所属機関名 東京女子医科大学,お茶の水女子大学,東京理科大学
掲載雑誌巻 「科学と教育」12巻
掲載雑誌号 3
掲載雑誌ページ 360
掲載雑誌出版年 1964

論文の概要　⇒　「原子量の単位をめぐる織田,内海,白井の三氏の意見を掲載。織田は,原子量は単位のない数値と主張。原子量は原子質量の相対値であり,原子集団の質量の比。原子量について重要なことは,その基準をどう決めるかである。内海は,原子量のジメンションは質量で,その単位は原子質量単位であるとの立場。名数・無名数という論議はまとはずれで,本質的な議論は原子量のジメンションは質量か,ジメンションのない数かという点にあると主張。原子量が変遷したのは原子質量単位が変遷したからであり,アボガドロ数が変わったからである。そのことは,原子量はジメンションのない数であるということの論拠にはならない。白井は,原子量表の数値Aは無名数であるが,原子1個の質量はAu g(uは統一原子量単位)で,1moleの元素の質量はA gであると主張。」

その他にこのＯＫＷＡＶＥでも私と同じような疑問を提出しておられる方がいました。　　http://okwave.jp/qa/q1428384.html

心強いものを見つけました。