炭酸ナトリウム (Na2CO3) のモル質量とこの化合物の主な例を確認する

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一般にソーダ灰として知られる炭酸ナトリウムは、世界中で容易に見つかります。 製造業から食品、医薬品まで用途は多岐にわたります。 この化合物を洗濯用ソーダとして目にしたことがあるかもしれません。 重曹としても知られる重炭酸ナトリウムと混同しないでください。 2 つの化学物質は似ていますが、同じではありません。 炭酸ナトリウムは世界中の鉱床に存在しており、その最大の鉱床は米国のグリーンリバー地域にあります。 この記事では、炭酸カルシウムのモル質量を発見し、その原子構造を詳しく調べ、この化合物がどのように収集され、使用されるかについて学びます。

©Kittisak Kaewchalun/iStock、Getty Images

炭酸ナトリウムは化合物であり、純粋な物質として定義されます。 均一な組成を持たない混合物とは異なり、純粋な物質は全体的に同じ正確な化学組成を持っています。 純粋な物質には、空気やジュースとは対照的に、二酸化炭素、酸素、純水などが含まれます。 純粋な物質は、最小の粒子に至るまでまったく同じものでできています。 元素の最小粒子は原子ですが、化合物の最小粒子は分子です。 純粋な物質には、定義されたすべての化合物と周期表上の各元素が含まれます。 それぞれの純粋な物質には、物質の物理的および化学的特性に影響を与える特別に定義されたモル質量があります。 炭酸ナトリウムのモル質量は 1 モルあたり 105.99 グラムです。

モル質量という用語は実際には何を意味するのでしょうか? 純粋な物質のモル質量は、グラム単位で表されるその物質 1 モルの質量として定義されます。 モル質量は化学で頻繁に使用されます。

モル質量は、特定の数の物を指す科学単位であるモルに基づいています。 モルを使用してあらゆる種類の物体を測定できますが、化学では通常、モルは特定の数の原子または分子を測定します。 アボガドロ数またはアボガドロ定数として知られるこの数値は、約 6.022 × 1023 単位に相当します。 イタリアの科学者アマデオ・アボガドロにちなんで名付けられたこの定数は、毎回同じ量に等しく、化学と世界の仕組みを理解するために不可欠です。

元素または化合物の原子量を使用して、そのモル質量を決定できます。 まず、元素の原子量を周期表から求めます。 通常、化学記号のすぐ下または左側にリストされます。 テーブル上のキーを見て、原子量がどこにあるかを確認します。

元素の原子量は、その元素のすべての既知の同位体を考慮し、自然界に見られる比率でその値を重み付けすることによって科学的に測定されます。 この加重平均は、その元素の原子量と等しくなります。 同位体を 1 つだけ持つ元素もあれば、多数の同位体を持つ元素もあります。

同位体内の個々の陽子または中性子はそれぞれ、1 原子質量単位の値を持ちます。 元素の各同位体には、元素の原子番号に等しい固定数の陽子があります。 元素の各同位体が持つ中性子の数は異なります。 一方、電子は非常に小さいため、電子がいくらあってもその質量は無視できます。 したがって、同位体の原子質量は、その同位体の陽子の数に中性子の数を加えたものに等しくなります。

同位体とその原子量の測定方法をより深く理解するために、炭素を例に挙げることができます。 周期表の原子番号 6 である炭素には、炭素 12、炭素 13、炭素 14 という 3 つの異なる同位体しかありません。 各同位体にはちょうど 6 つの陽子があります。 炭素 12 同位体には 6 個の中性子があります。 したがって、その原子質量は 12 に相当します。炭素 13 には 7 個の中性子があり、その結果、原子質量は 13 になります。一方、有機材料の年代測定に使用される放射性炭素同位体である炭素 14 には、8 個の中性子があります。 これにより、原子質量は 14 になります。

これら 3 つの数値の平均を取ると、13 になります。しかし、計算された炭素の原子量、12.011 原子質量単位は、13 よりも 12 にはるかに近いです。これは、炭素 12 同位体の数が炭素 13 よりもはるかに多いためです。自然界の炭素14。 したがって、科学者が自然界に存在するこれらの同位体の割合を考慮すると、原子質量は炭素 12 に大きく偏ることになります。