原子量

原子量について

原子量（げんしりょう）または相対原子質量（そうたいげんししつりょう）とは、特定の基準をもとに定められた「原子の質量」を指します。この基準は歴史の中で変遷を遂げており、国際純正・応用化学連合（IUPAC）による現在の定義では、1個の原子の質量を原子質量単位（amu）で示した比率となります。この際、Eが原子や元素を表す記号であり、Ar(E)という表記が用いられます。実際には、炭素同位体の一つである12C原子の質量を基準に、その比率が12倍となるように設定されています。

元素によっては同位体が存在し、それぞれの同位体は異なる質量を持っています。そのため、ほとんどの元素では同位体の存在比が一定であり、原子量はこれらの存在比を考慮して算出された平均値として表されます。なお、この同位体の存在比やその精度に変動が生じるため、公開されている原子量の値もまた一定ではありません。

原子量は無次元量であり、具体的には一つの原子の質量を原子質量単位で示したものであり、物質量が1 molの原子に相当する質量をグラム（g）で示した数値とも非常に密接に関係しています。このため、原子のモル質量（g/mol）を定義定数1 g/molで割った結果とほぼ等しくなっています。2019年5月20日に対応する定義が変更されたことから、原子量にg/molを付加することはもはや厳密なモル質量を示さなくなりましたが、2018年のCODATAによって推奨されている値はおおよそ0.99999999965(30) g/molです。

さらに、同位体の存在比は試料の由来や地質年代により異なり、その精度も影響を受けます。このため、IUPACの下部組織である原子量および同位体存在度委員会（CIAAW）は、定期的に「原子量表」の更新を行っており、これを「標準原子量」と呼んでいます。この改訂は隔年に実施され、特に奇数年に発表されています。日本においては、日本化学会の原子量小委員会がこの標準原子量を基に原子量表を作成し、毎年4月号の「化学と工業」にて公表しています。

原子量表の改訂や試料間の差異が生じることはありますが、有効数字3桁の範囲であれば、多くの元素の原子量は安定していることが多いです（ただし例外としてリチウムや水素があります）。そのため、化学反応など日常的なスケールでは大きな問題は生じませんが、精密な分析や公式な文書を作成する場合は、最新の原子量表に基づく値を使用することが推奨されます。なお、1961年以前は物理的基準として16Oの質量が、化学的基準として天然同位体比を基にした酸素の質量がそれぞれ使用されていました。

このように、原子量は化学の基礎概念であり、元素の性質や反応を理解するうえで重要な役割を果たしています。

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