molの目的は、物質の重さから個数を求めることだといいました。そのためいくつかのステップを踏まなくてはいけないのですが、後々で、物質を構成している原子どうしの質量比が必要になります。これが原子量です。

比ですから基準が必要です。ある原子の重さを基準にして「この原子は基準原子の何倍の重さか？」を考えればいいわけですね。普通の感覚なら、一番軽い元素である水素を基準に考えます。

ですが、いろいろあってそうではないんですよ。(詳しくは原子量基準の移り変わりを見てください)現在は、¹²Cという原子を基準にしています。

原子の原子量

ある原子の原子量とは、その原子が¹²C原子の重さの何倍なのかを考えたあと、その値を１２倍したもの

¹²C原子が基準ですから"¹²C原子の重さの何倍なのか"というのが重要なのは分かると思います。ですが、その値をさらに１２倍したものを原子量と決めています。これは原子量を質量数に近付けるため、特に¹H原子の原子量を１に近付けるためです。

この原子量というのは比の値ですから、原子量には単位がないということに気をつけなければいけません。ちなみに単位のない数を無名数といいます。

前節では原子の原子量を求めました。この方法では、同じ元素でも重さの違う同位体を別々に計算することになります。しかし化学においては¹⁶Oも¹⁷Oも¹⁸Oも全部おなじ性質をもった”酸素原子”であって、区別するのが邪魔くさいわけです。そこで、これらの同位体をすべてひっくるめて考えましょうというのが元素の原子量なのです。

元素の原子量

ある元素の原子量とは、その元素の原子を無作為にひとつだけ取り出した時、その取り出した原子の原子量の期待値

「同位体原子の原子量×天然存在比」を足し合わせればよい

定義文は難しく書いてしまいましたが、次の二枚の絵を見て理解してください。これは窒素原子の場合で考えています。窒素原子には¹⁴N・¹⁵Nという2種類の同位体原子が存在しますが、自然界に存在する窒素原子のうち99.6%以上が¹⁴Nなんですね。

これをいちいち区別するのは面倒なので、この二つの原子を996:4の比率でミックスした「窒素原子」というのを考えた方が楽です。

このミックス窒素原子の原子量を考えます。重さ14の原子が99.6%で、重さ15の原子が0.4%なので、14×0.996+15×0.004≒14.01が「窒素の原子量」となります。

次に、分子の重さも調べてみましょう。原子量と同様に¹²C原子を基準にして「この分子は基準原子の何倍の重さか？」を考えるのが分子量です。

分子量

ある分子の分子量とは、その分子が¹²C原子の重さの何倍なのかを考えたあと、その値を１２倍したもの

その分子を構成している原子の原子量を全部足してやることで、分子量を求めることができる

定義文にも書きましたが、分子量を求めるには分子を構成する原子の重さを足し合わせればOKです。

上の例のように、単に原子量を足してやるだけです。このとき、原子量を知らないと当然分子量も計算できないのですが、原子量の値は覚える必要がないです。学校や入試の問題で分子量を求める必要がある時は、問題文に必ず「原子量はこの値を使うように」と明記されているはずです。というのも、原子量は整数の値を使うのか？それとも４桁の詳しい値を使うのか？によって答えが違うわけですから。

また、この分子量も比の値ですから、分子量も無名数です。

すべての物質が分子を作っているわけではありません。たとえば塩化ナトリウムNaClというのは、NaとClが交互にたくさん並んでできています。塩化カルシウムCaCl₂の場合は、CaとClが1:2の割合で並んでいます。

こういう物質の場合、分子のように明確な"１つぶ"という概念は存在しません。ですが、こういう物質の重さもちゃんと比べたいわけです。こういう場合、化学式に書かれている原子の原子量を足し合わせてやることにします。これを式量といいます。

式量

ある物質の式量とは、その物質を表す化学式に含まれている原子の原子量を全部足した値

たとえば塩化ナトリウムなら、塩素の原子量とナトリウムの原子量を足した値を求めればOKです。意味的には、Na１個とCl１個だけがくっついた「最小の塩化ナトリウムの重さ」を考えたわけですね。

上の例のように、単に原子量を足してやるだけです。電子の質量は陽子の1840分の１しかないので無いのと同じですから、イオンの場合も原子量を足してやるだけです。

また、この式量もやはり比の値ですから、式量も無名数です。