| English | 意味 |
|---|---|
| isotope/ˈaɪsətəʊp/ | 同位体 |
| nucleon number/ˈnjuːklɪən ˈnʌmbə/ | 質量数 |
| density/ˈdensɪti/ | 密度 |
| relative atomic mass/ˈrelətɪv əˈtɒmɪk mæs/ | 相対原子質量 |
同じ元素、異なる質量
- 同位体とは、同じ元素の原子でありながら、中性子の数が異なるものである。
- 陽子数は同じ（$Z$）、質量数は異なる（$A$）。
- 化学的には同じ挙動をするが、物理的性質にはわずかな違いがある。
同位体の実験
変化することと不変であることを基に同位体の事実を分類せよ。
ある元素の同位体は：
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同位体は陽子数 Z を共有するが中性子数が異なるため、核種数 A は異なる。
ある元素の同位体は陽子の数は同じだが、______ の数が異なる。
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陽子は同じ（したがって同一元素）、質量は異なる。
ある元素の同位体は化学的に同じように反応する。
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電子配置が同じであり、化学反応は電子に依存するためである。
同位体とは何か
- 同位体は陽子数が同じ $Z$ が、質量数が異なる $A$ である。
- 一つを $^{A}_{Z}\text{X}$ と書く — 例えば塩素には $^{35}_{17}\text{Cl}$ と $^{37}_{17}\text{Cl}$ がある。
二つの塩素同位体：陽子数は同じ、中性子数は異なる
同じ化学、異なる物理
- 化学的性質は電子に依存する — 同位体は電子配置が同じため、全く同じ反応を示す。
- 一部の物理的性質は質量に依存する — 重い同位体（中性子数が多い）は密度が高い。
ある元素の同位体が化学的性質を共有するのは、以下の理由からである：
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化学反応は電子に依存します；同位体は電子配置が同一であるため、同じように反応する。
2つの同位体間で異なる可能性がある性質はどれか？
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重い同位体（中性子が多い）は質量が多く、したがって密度が高い；化学反応は変わらない。
塩素は 75% が ³⁵Cl で 25% が ³⁷Cl である。相対原子質量を計算せよ：(35×75 + 37×25) ÷ 100。
難易度 2/5 · 140 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
(35×75 + 37×25) ÷ 100 = (2625 + 925) ÷ 100 = 35.5 — 重み付け平均であり、³⁵Cl が豊富であるためそれに近い値である。
相対原子質量の計算
** worked example.** 塩素は75%が³⁵Cl、25%が³⁷Clである。Ar = (35 × 75 + 37 × 25) ÷ 100 = (2625 + 925) ÷ 100 = 35.5.
相対原子質量は加重平均である — 各同位体の質量にその存在頻度を加重している
理解できましたか
- 同位体 ＝ 同一元素、同じ $Z$ 、異なる $A$ （中性子数が異なる）
- $^{A}_{Z}\text{X}$ で表記される（例：$^{35}_{17}\text{Cl}$ と $^{37}_{17}\text{Cl}$ ）
- 化学的性質は同じ（電子が同じ）、物理的性質は異なる（質量 → 密度）