相対質量・原子量【高校化学・化学基礎一問一答】

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一問一答

問１

【】に当てはまる用語を答えよ。

¹²Cの質量を12と定めて、これを基準に他の原子の質量を相対的に比べたものを【１】という。

【問１】解答/解説：タップで表示

解答：【１】相対質量

相対質量とは、¹²Cの質量を12と定めて、これを基準に他の原子の質量を相対的に比べたものである。

※相対質量について詳しくは相対質量・原子量・分子量・式量の定義、求め方、計算問題を参照

問２

水素（¹H）の質量は炭素の$\frac{ 1 }{ 12 }$である。
このとき、¹Hの相対質量を求めよ。

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解答：【１】1

問題に「水素の質量は炭素の$\frac{ 1 }{ 12 }$」と書いてあるので、炭素の相対質量である12に$\frac{ 1 }{ 12 }$をかけてあげればよい。

\[
12 × \frac{ 1 }{ 12 } = 1
\]

よって、¹Hの相対質量は1となる。

※相対質量について詳しくは相対質量・原子量・分子量・式量の定義、求め方、計算問題を参照

問３

【】に当てはまる用語を答えよ。

各同位体の相対質量にそれぞれの存在比をかけて足した値を【１】という。

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解答：【１】原子量

原子量とは、各同位体の相対質量にそれぞれの存在比をかけて足した値である。

※原子量について詳しくは相対質量・原子量・分子量・式量の定義、求め方、計算問題を参照

問４

【】に当てはまる用語を答えよ。

炭素原子の2つの同位体¹²C（相対質量=12.0）,¹³C（相対質量=13.0）の存在比が、それぞれ98.9%、1.1%であるとき、炭素の原子量は【１（有効数字3桁で解答）】である。

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解答：【１】12.0

同位体の相対質量に、それぞれの存在比をかけて足す。

\[
\underbrace{12.0 × \frac{ 98.9 }{ 100 } }
_{ ^{ 12 }\text{ C }} +
\underbrace{13.0 × \frac{ 1.1 }{ 100 } }
_{ ^{ 13 }\text{ C }} = 12.011
\]

これが炭素の原子量である。
ちなみに、このような原子量計算をするときの有名な工夫がある。

\[
12.0 × \frac{ 98.9 }{ 100 } + 13.0 × \frac{ 1.1 }{ 100 } \\
= 12.0 × \frac{ 98.9 }{ 100 } + (12.0+1.00) × \frac{ 1.1 }{ 100 } \\
= 12.0 × \frac{ 98.9 }{ 100 } + 12.0 × \frac{ 1.1 }{ 100 } + 1.00 × \frac{ 1.1 }{ 100 }\\
= 12.0 × (\frac{ 98.9 }{ 100 } + \frac{ 1.1 }{ 100 }) + 1.00 × \frac{ 1.1 }{ 100 }\\
= 12.0 × 1 + 1.00 × \frac{ 1.1 }{ 100 }\\
= 12.0 + 0.011\\
= 12.011
\]

これは定期テストなどでよく出るパターンの問題なので、しっかり解けるようにしておこう。

※相対質量について詳しくは相対質量・原子量・分子量・式量の定義、求め方、計算問題を参照

問５

【】に当てはまる用語を答えよ。

塩素原子の原子量が35.5のとき、塩素原子の2つの同位体³⁵Cl（相対質量=35.0）,³⁷Cl（相対質量=37.0）の存在比はそれぞれ【１】、【２】である。

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解答：【１】75%【２】25%

こちらも同じように、「同位体の相対質量に、それぞれの存在比をかけて足すと原子量が出る」ということを利用して解く。

\[
\underbrace{35.0 × \frac{ x }{ 100 } }
_{ ^{ 35 }\text{ Cl }} +
\underbrace{37.0 × \frac{ 100-x }{ 100 } }
_{ ^{ 37 }\text{ Cl }} = 35.5
\]

片方の存在比（％）をxとおけば、全部で100（％）だからもう片方は100-x（％）と考えられる。
この式をxについて解くと、x=0.75となるので、

\[
^{35}Cl = 75(\%) \\
^{37}Cl = 25(\%)
\]

※相対質量について詳しくは相対質量・原子量・分子量・式量の定義、求め方、計算問題を参照