A　原子量・分子量・式量

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A　原子量・分子量・式量

原子の相対質量

原子量

►原子量

　原子量の概念は，1803年ドルトンによって導入され，1805年に最初の原子量表

が発表された。これは誤差の大きなものであったが，彼の原子説を支持する上で大

きな役割を果たした。初めて精密な測定を行い，原子説に実験的支持を与えたのは，

スウェーデンの大化学者ベルツェリウスであった。彼が1826年に発表した原子量

表は，現在と大差のない立派なものであった。しかし同位体がまだ知られてい

ない時代であったため，その後，原子量の基準は二転三転することとなった。

　原子量は，長い間，天然の酸素原子の相対質量，すなわち¹⁶O，¹⁷O，¹⁸Oの3種

の同位体が一定の割合で混合しているときの平均相対質量を16として，これを基

準に定められてきた(化学原子量)。天然に存在する同位体どうしの割合が，世界中

どこでも不変であると考えられていたので，この方法で国際的に同一の原子量を定

めることができたのであった。しかし，同位体の研究が進みその知識が増すにつれ，

質量数16の酸素原子¹⁶Oだけをとり出し，この相対質量を16とする基準(物理原

子量，あるいは同位体原子量)も必要となってきて，2種の原子量が用いられる時

代となった。この2種の原子量の比は，

で与えられる。しかし，2種の原子量が存在することは不便であるという声も大

きくなり，IUPACで種々検討の結果，質量数12の炭素原子¹²Cを基準にとり，こ

の相対質量を12とする新基準の国際原子量表が1961年に発表された。

　新基準に従えば，ある元素の原子量は，¹²Cの12g中に含まれている原子の数

(アボガドロ数に等しい)と同数のその元素の原子の集団(1mol)の質量を，グラム

単位で示したときの数値であると定義される。従来の化学原子量は，新基準によ

る原子量の1.000043倍にすぎず，実用的には旧来の原子量を用いてもよい。

　自然界に存在する各元素の同位体の割合はほぼ一定であるから，各元素の原子

量は，その同位体の相対質量に存在比を掛けたものの平均値として算出される。

¹²Cを基準に選んだ理由は，従来の原子量値を大きく変えないですむことや，他

の同位体との質量比較が正確であることなどであった。上の計算ならびに下の表

に示したように，¹Hと¹⁶0を基準とする案は従来の化学原子量を大きく変える点

で不合格であり，¹⁹Fは天然同位体をもたない点ではすぐれているが，他の原子と

の質量比較が不正確になる点で不採用となった。

基準同位体と化学原子量の変化率
基準同位体	化学原子量の変化率
¹₁H	－7870×10^－6
¹²C	－　43×10^－6
¹⁵N	－　50×10^－6
¹⁶O	＋　273×10^－6
¹⁹F	＋　42×10^－6

►ドルトン

　イギリスの化学者・物理学者で，1766年に寒村の織物工の子として生まれた。

小学校教師，専門学校の教師を経て，個人教師となる。気象学，気体の物理学・

化学の研究に没頭した。混合気体における分圧の法則(1802年)，定比例の法則，

倍数比例の法則，ヘンリーの法則などを特に研究した。1808年に原子仮説に基

づく化学体系を発表し，今日の原子の概念を確立した。生涯，気象学への興味を

失わず，1844年7月27日に没する前日まで観測し，観測回数は20万回にも及ん

だ。また，彼自身が色盲であることから，色盲についても研究している。色盲の

ことをdaltonismとよぶことがあるのはこのためである。

Ｂ　分子量と式量

分子量

式量

►分子量

　原子量の基準(¹²C＝12)に合わせて，各分子間の相対質量を表す量として分子量が

用いられる。分子量は，分子を構成している各原子の原子量の総和と定義されてい

る。実測法としては次のような方法がある。

(1)　気体物質の分子量は，アボガドロの法則によって，同温同圧の気体の密度が

　分子量に比例することを利用して求められる。

(2)　不揮発性の固体物質の分子量は，希薄溶液にしたときの浸透圧から求めること

　ができる。また，沸点上昇や凝固点降下を測定して求めることもできる。

(3)　巨大分子(高分子)の分子量は，浸透圧，光の散乱，粘度，拡散などの測定結果

　を利用して求められる。巨大分子は精製しても，一般に種々の大きさの分子の混

合物であることが多いので，求められた分子量は平均分子量であり，測定方法に

　よって数値にかなりの違いがある。沸点上昇法や凝固点降下法では，高分子の場

合温度変化が小さすぎて，実際上測定は難しい。2002年度ノーベル化学賞を受賞

した田中耕一氏による「脱離イオン化法」はタンパク質のような高分子の分子量

測定に道を開いたものである。