相対質量の異なる分子数の数え方〜四塩化炭素〜

【プロ講師解説】このページでは『相対質量の異なる分子数の数え方』について解説しています。解説は高校化学・化学基礎を扱うウェブメディア『化学のグルメ』を通じて6年間大学受験に携わるプロの化学講師が執筆します。

はじめに

例えば、塩素Clと炭素Cにはそれぞれ２種類の同位体が存在する。

この時、ClとCから出来た化合物である四塩化炭素CCl₄にはいくつの「相対質量が異なる分子」が存在するだろうか。

例えば、塩素の同位体の１つである³⁵Clが４つと炭素の同位体の１つである¹²Cが１つで形成された四塩化炭素CCl₄の相対質量は「35＋35＋35＋35＋12＝152」となるし、³⁵Clが２つ、³⁷Clが２つ、¹³Cが１つで形成された四塩化炭素CCl₄の相対質量は「35＋35＋37＋37＋13＝155」となるよね。

今回は、このような相対質量の異なる分子数が複数存在する場合の、分子数の数え方について解説していこうと思う。

相対質量ってなに？同位体って何？という人はまず「【決定版】相対質量・原子量・分子量・式量の定義、求め方、計算問題」や「同素体・同位体（違い・例・硫黄・炭素・酸素・リンなど）」を見てから以下の文を読んでみてね！

相対質量の異なる分子数の数え方

問題

塩素には³⁵Clと³⁷Clの、炭素には¹²Cと¹³Cの同位体が存在するとして、CCl₄には相対質量の異なる分子が何種類存在するか。

『早稲田大学 2016年参考』

上で少し述べたように、塩素と炭素にはそれぞれ２つずつ同位体が存在する。

これらが形成する分子「四塩化炭素CCl₄」の相対質量は、４つのClの相対質量と１つのCの相対質量の合計で表されるので「４つのClと１つのCの組み合わせ」を考えていく必要がある。

組み合わせを考える際は全てのパターンを網羅するように紙に１つ１つ書き出してあげる。（そこまで組み合わせパターンが多い問題が出題されることはないので数学のように数式を使って考える必要はない）
まずは、塩素の同位体³⁵Clと³⁷Clの組み合わせを書き出す。

５つ組み合わせができたね。

次に、炭素の同位体について考えていく。
炭素の同位体は¹²Cと¹³Cの２つなので塩素の組み合わせと合わせて考えると次のようになる。

以上より、四塩化炭素の相対質量の異なる分子の数は10個である。

相対質量の異なる分子数の数え方〜四塩化炭素〜

はじめに

相対質量の異なる分子数の数え方

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