原子量と質量数は違う？相対質量と絶対質量

原子量と質量数は何が違うのか？よくわからなくなりますよね。原子量は問題に与えられるのですべては覚えなくて良いですが絶対質量と相対質量という考え方から何となくで良いので理解しておきましょう。原子量の求め方は問題になることがあります。

原子の質量の小ささ

原子は目に見えないくらい小さいのでその重さもものすごく小さな値となります。
実際には　\(10^{-23}\)　gくらいですので感覚的に分かりません。

指数をまだ習っていない人もいると思いますので簡単に説明しておくと、
　\( 10^{-1}=0.1　,　10^{-2}=0.01　,　10^{-3}=0.001\)　です。

　\( 10^{-23}\)　は　\(0.00\cdots\)　と　0　が　23　個並ぶということです。笑

そこで分かり易く表すために原子量をある基準を決めて相対的な値（比べた値）を用いて表します。

原子の相対質量

原子１個の質量はものすごく小さいのでそのままでは表すのが困難になります。
そこで原子の質量を表すのに便利な方法として、
質量数１２の炭素原子（　\( ^{12}\mathrm C\)　）１個の質量を基準の１２として、比較した値を用いて表します。
この炭素原子（　\( ^{12}\mathrm C\)　）を１２とした相対値を原子の相対質量といいます。
相対値（質量比）なので単位はありません。
※
単位のない数値を無名数（むめいすう）といいますので覚えておくと良いです。

元素の原子量

元素には同位体が存在しているものがたくさんあり、同位体の存在比は一定です。
そこで同位体の原子の相対質量に存在比をかけて求めた平均値をその元素の原子量といいます。
これも相対値なので単位はありません。
※
元素によっては同位体が存在しないものもありますが、多くの元素は同位体を持っているので存在比を無視することはできません。
だから存在比をかけて平均した元素の原子量が必要なのです。
普通はこの平均した元素の原子量を単に原子量と呼んでいます。

例えば塩素の原子量を計算して見ると、
塩素の自然界の存在比は　\( ^{35}_{17}\mathrm {Cl}　75.77\%　,　^{37}_{17}\mathrm {Cl}　24.23\%　\)　です。

　\( ^{35}_{17}\mathrm {Cl}\)　の相対質量を　34.97　、\( ^{37}_{17}\mathrm {Cl}\)　の相対質量を　36.97　とすると
塩素の原子量は
　\( (34.97 \times 75.77 + 36.97\times 24.23)\div 100=35.45\)
となります。

実際には、塩素の原子量は35.5と問題に与えられます。
これは高校の化学計算に限ってですが元素の原子量を有効数字２桁か３桁で与えてくれる場合が多いです。
周期表では４桁で書かれていますが、問題に与えられる数字なので覚える必要はありません。

平均値の出し方なので数学の話しになりますが、
元素の原子量は、「（同位体の相対質量×存在比率）の総和」ということです。
存在比を％とした場合は１００で割る必要がありますね。

炭素の原子量を求める問題も多いので練習しておくといいでしょう。

同位体の存在比を
　\( ^{12}\mathrm {C}　98.9\%　,　 ^{13}\mathrm {C}　1.1\%\)
として炭素の原子量を求めよ。

炭素の原子量は　12.01　とでましたか？

※
ところで陽子の相対質量を１とすると陽子と中性子の質量はほぼ等しいから、
　質量数＝陽子の数＋中性子の数
なので、原子の相対質量と質量数は一致するはずなのですが実際には一致していません。
これは陽子と中性子の数が増えると質量欠損が大きくなるからだと考えられていますが、高校の間は無視してください。ｗ
⇒　原子量と質量数は何故一致しない？質量欠損と核融合エネルギー