原子量とは、相対原子量とも呼ばれ、ある化学元素の原子の平均的な質量の、ある基準に対する比率のことです。 1961年以降、原子質量の標準単位は、同位体である炭素12の原子の質量の12分の1となっています。 同位体とは、同じ化学元素の原子で、原子質量数(陽子+中性子)が異なる2種類以上の原子のうちの1つ。 ヘリウムの原子量は4.002602で、同位体の典型的な自然存在比を反映した平均値である。 原子量は原子質量単位(amu)で表され、ダルトンとも呼ばれる。
化学反応のほとんどは、原子間の単純な数値関係に基づいて行われるため、原子量の概念は化学の基礎となるものである。 化学反応の多くは原子の単純な数的関係に基づいて行われており、原子を直接数えることはほとんど不可能なため、化学者は反応物や生成物を重量で測定し、原子量を用いた計算によって結論を出す。 元素の原子量を知ることは、19世紀から20世紀初頭の偉大な化学者たちの課題であった。
原子量の信頼できる値は、化学商品が特定の成分の含有量に基づいて売買される場合には、まったく別の意味で重要な役割を果たします。 例えば、クロムやタンタルなどの高価な金属の鉱石や、工業用化学物質であるソーダ灰などである。 特定の成分の含有量は、定量的な分析によって決定されなければならない。
19世紀に制定された原子量の原型は水素で、その値は1でした。1900年頃から1961年までは酸素が基準とされ、その値は16でした。 1900年頃から1961年までは酸素が基準とされ、16という値が割り当てられ、酸素原子の質量の1/16が原子量の単位とされた。 1929年、天然の酸素には、最も多い同位体よりもわずかに重い2つの同位体が少量含まれていることが発見され、16という数字は、自然界に存在する3つの酸素の同位体の加重平均であることがわかった。 このような状況はいくつかの理由から好ましくないと考えられ、個々の同位体の原子の相対的な質量を決定することが可能であることから、16を自然の混合物の値ではなく、主要な酸素の同位体の値とする第2の尺度がすぐに確立された。
2つの尺度はわずかに異なるだけですが、天然酸素の同位体組成が供給源によってわずかに異なるため、両者の比率を正確に固定することはできませんでした。 また、同じ量を扱うのに、密接に関連する2つの尺度があるのは好ましくないと考えられていた。 これらの理由から、化学者と物理学者は1961年に新しい尺度を確立した。
自然界に存在する元素のサンプルには、異なる原子量の同位体が混在しているため、国際純正・応用化学連合(IUPAC)は、原子量に不確かさを加えて発表するようになりました。 1951年に初めて原子量の不確かさが指摘されたのは硫黄でした。 2007年には18の元素に不確定要素が加わり、2009年には一部の元素の原子量の範囲を公表するようになりました。
表は、化学元素とその原子量の一覧です。
元素 | 記号 | 原子番号 | 原子 原子量 |
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角括弧で原子量が指定されている元素は、原子量が範囲で指定されていることになります。 括弧内に原子量が記載されている元素は、半減期が最も長い同位体の重量が記載されています。 | |||
出典は以下の通りです。 Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights, “Atomic Weights of the Elements 2015”; and National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory, NuDat 2.6. | |||
水素 | H | 1 | |
ヘリウム | He | 2 | 4.002602 |
リチウム | Li | 3 | |
ベリリウム | Be | 4 | 9.0121831 |
ボロン | B | 5 | |
カーボン | C | 6 | |
窒素 | N | 7 | |
酸素 | O | 8 | |
フッ素 | F | 9 | 18.998403163 |
ネオン | Ne | 10 | 20.1797 |
ナトリウム | Na | 11 | 22.98976928 |
マグネシウム | Mg | 12 | |
アルミニウム(アルミ) | Al | 13 | 26.9815385 |
シリコン | Si | 14 | |
リン | P | 15 | 30.973761998 |
硫黄(イオウ) | S | 16 | |
塩素 | Cl | 17 | |
argon | Ar | 18 | 39.948 |
カリウム | K | 19 | 39.0983 |
カルシウム | Ca | 20 | 40.078 |
スカンジウム | Sc | 21 | 44.955908 |
チタン | Ti | 22 | 47.867 |
バナジウム | V | 23 | 50.9415 |
クロム | Cr | 24 | 51.9961 |
マンガン | Mn | 25 | 54.938044 |
鉄 | Fe | 26 | 55.845 |
コバルト | Co | 27 | 58.933194 |
ニッケル | Ni | 28 | 58.6934 |
銅 | Cu | 29 | 63.546 |
亜鉛 | 30 | 65.38 | |
ガリウム | Ga | 31 | 69.723 |
ゲルマニウム | Ge | 32 | 72.630 |
アーセニック | As | 33 | 74.921595 |
セレン | Se | 34 | 78.971 |
ブロミン | Br | 35 | |
クリプトン | Kr | 36 | 83.798 |
ルビジウム | Rb | 37 | 85.4678 |
ストロンチウム | Sr | 38 | 87.62 |
イットリウム | Y | 39 | 88.90594 |
ジルコニウム | Zr | 40 | 91.224 |
ニオビウム | Nb | 41 | 92.90637 |
モリブデン | Mo | 42 | 95.95 |
テクネチウム | Tc | 43 | (97) |
ルテニウム | Ru | 44 | 101.07 |
ロジウム | Rh | 45 | 102.90550 |
パラジウム | Pd | 46 | 106.42 |
銀 | Ag | 47 | 107.8682 |
カドミウム | Cd | 48 | 112.414 |
インジウム | イン | 49 | 114.818 |
スズ | Sn | 50 | 118.710 |
アンチモン | Sb | 51 | 121.760 |
テルル | Te | 52 | 127.60 |
ヨウ素 | I | 53 | 126.90447 |
キセノン | Xe | 54 | 131.293 |
セシウム(caesium) | Cs | 55 | 132.90545196 |
バリウム | Ba | 56 | 137.327 |
ランタン | ラ | 57 | 138.90547 |
セリウム | 58 | 140.116 | |
Ce | 58 | 140.116 | |
プラセオジム | Pr | 59 | 140.90766 |
ネオジム | Nd | 60 | 144.242 |
プロメチウム | Pm | 61 | (145) |
サマリウム | Sm | 62 | 150.36 |
エウロピウム | Eu | 63 | 151.964 |
ガドリニウム | Gd | 64 | 157.25 |
テルビウム | Tb | 65 | 158.92535 |
ジスプロシウム | Dy | 66 | 162.500 |
ホルミウム | Ho | 67 | 164.93033 |
エルビウム | エル | 68 | 167.259 |
ツリウム | Tm | 69 | 168.93422 |
イッテルビウム | Yb | 70 | 173.045 |
ルテチウム | Lu | 71 | 174.9668 |
ハフニウム | Hf | 72 | 178.49 |
タンタル | Ta | 73 | 180.94788 |
タングステン(ウォルフラム) | W | 74 | 183.84 |
レニウム | Re | 75 | 186.207 |
オスミウム | Os | 76 | 190.23 |
イリジウム | 77 | 192.217 | |
プラチナム | Pt | 78 | 195.084 |
金 | Au | 79 | 196.966569 |
水銀 | Hg | 80 | 200.592 |
タリウム | Tl | 81 | |
鉛 | Pb | 82 | 207.2 |
ビスマス | Bi | 83 | 208.98040 |
ポロニウム | ポ | 84 | (209) |
アスタチン | アット | 85 | (210) |
ラドン | Rn | 86 | (222) |
フランシウム | Fr | 87 | (223) |
radium | Ra | 88 | (226) |
アクチニウム | Ac | 89 | (227) |
トリウム | Th | 90 | 232.0377 |
プロタクティニウム | Pa | 91 | 231.03588 |
ウラニウム | U | 92 | 238.02891 |
ネプツニウム | Np | 93 | (237) |
プルトニウム | Pu | 94 | (244) |
アメリシウム | 95 | (243) | |
キュリウム | Cm | 96 | (247) |
ベルケリウム | Bk | 97 | (247) |
カリフォルニウム | Cf | 98 | (251) |
エインスタニウム | Es | 99 | (252) |
フェルミウム | Fm | 100 | (257) |
メンデレビウム | Md | 101 | (258) |
ノベリウム | No | 102 | (259) |
ローレンシウム | Lr | 103 | (262) |
ラザフォディウム | Rf | 104 | (263) |
ダブニウム | Db | 105 | (268) |
セアボルギウム | Sg | 106 | (271) |
ボフリウム | Bh | 107 | (270) |
ハシリウム | Hs | 108 | (270) |
meitnerium | Mt | 109 | (278) |
ダルムスタチウム | Ds | 110 | (281) |
ロレントゲニウム | Rg | 111 | (281) |
コペルニシウム | Cn | 112 | (285) |
ウントリウム | Uut | 113 | (286) |
Flerovium | Fl | 114 | (289) |
ウンペンチウム | Uup | 115 | (289) |
リベルモリウム | Lv | 116 | (293) |
ununseptium | Uus | 117 | (294) |
ununoctium | Uuo | 118 | (294) |