締切済み

高校化学　

2007/11/27 19:38

原子量について、高校化学の教科書にはこう記してあります：原子一個の質量は極めて小さいため、原子同士の質量を比較するときに、質量をそのまま用いるのは不便である。このことから、質量数１２の炭素原子の質量を12として、これを基準に他の原子の相対質量を求めることが国際的に決められている。わからない点１.炭素原子一個あたりの質量をなぜ「１２」という数にする必要があったのか。

pretty22
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化学
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sumomo0524
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2007/11/27 23:15 回答No.5

高校1年生の化学でしょうか？分かり易く、簡潔にお答えすると以下の通りです。ストーリー的に記述致します。 (1)昔は、酸素が基準で16としていた。16・17・18と同位体あるので　本当は、16.00***となるでしょうが、え～ぃっと16としていた。 (2)化学者の知識が向上してくるともっと正確にしなきゃねと　1961年、新基準としてCを12として見直した。 (2)のところで、C(カーボン)君が対象になった理由ですが酸素基準時代のH=1,O=16という過去の数値を変動させて混乱させないようにした。しかも、酸素＝16の時代より、更に精度よく質量数を出せるようになった。 (難しく言うと、化学原子量/物理原子量≒1に更に近づいた。) また、有機物はCを含む汎用性の高い元素であり、都合が良かった。まぁ、早い話が円周率＝3.14としていたのをもっと精度を上げましょうか？という都合で、3.1415926としますか～。としちゃったみたいな感じでしょうか？稀に、原子番号×2＝原子量と教える先生がいますので、ご注意下さい。そんな公式ありませんから。 (私が高校時代に、こうウソを教えられた被害者)

質問者

お礼 2007/11/28 20:36

ありがとうございます。

Tacosan
ベストアンサー率23% (3656/15482)

2007/11/27 20:12 回答No.4

#3 にあるように, 炭素12 は陽子が 6個と中性子が 6個あります. 陽子と中性子の質量はほとんど同じなので 6+6 = 12 とするのが自然です. なお, 炭素12 以外は相対質量が整数になることはありません. これは, 陽子や中性子が集まって原子核を構成するときに, (核種によって異なる) 結合エネルギーが放出されるためです. 例えば炭素12 では 6×陽子の質量 + 6×中性子の質量 > 炭素12 の原子核の質量であり, また酸素16 では 8×陽子の質量 + 8×中性子の質量 > 酸素16 の原子核の質量です. しかも, (6×陽子の質量 + 6×中性子の質量 - 炭素12 の原子核の質量)/12 と (8×陽子の質量 + 8×中性子の質量 - 酸素16 の原子核の質量)/16 が異なっているため, 酸素16 の相対質量は 16ちょうどになってはいません. また, 式は違いますが同様に 4×陽子の質量 > ヘリウム4 の原子核の質量であり, この差の質量に相当するエネルギーが恒星 (主系列星) を輝かせるエネルギーとなっています. もちろん, 元素によっては同位体もあるのでさらに複雑になりますが, 安定核種が 1つしかない元素 (F, Na など) で相対質量が整数になっていないのはこれが原因です.

質問者

お礼 2007/11/28 20:33

ありがとうございます。皆さんは炭素１２を基準にすることによって、精密さがより高められると言いますが、どのように高められるのかよくわかりません。つまり、結合エネルギーが加えられることによって、原子核の重さが結合前より重くなるということですか？それはなぜですか？

slate
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2007/11/27 19:58 回答No.3

原子の構成要素として、中性子・陽子・電子というのがありますが、電子の質量は中性子や陽子に比べると、約1800分の1なので特に含めなくても問題ないということで、質量数12の炭素原子というのは、中性子６・陽子６の炭素ということです。なので、そう定義すると、原子量は整数で求められます。実際記載されている原子量は小数点以下の数ですが、これは、中性子の数が異なる同位体（例えば水素原子は、通常の水素原子のほか、重水素、三重水素と呼ばれる同位体があります。原子の種類としては水素だけです）というものの存在比率により小数点となっているだけです。