最終更新: 2026-06-16

平均原子量とは

周期表で各元素の下に記される原子量は、ほとんど整数になりません。これは多くの元素が 同位体（陽子の数は同じだが中性子の数が異なる原子）の混合物として存在するためです。記載された値は、それらの同位体の質量を存在比で重み付けした平均値です。

各同位体の質量は 統一原子質量単位（u） で表します。いずれの同位体も 1 モルの質量はその原子量をグラムにした値になるため、u で表した値はモル質量（g/mol）と数値的に等しくなります。存在比は百分率で入力し、合計は 100% になる必要があります。

計算例

塩素は 2 つの安定同位体として存在します。塩素 35 は質量 34.96885 u で塩素原子の 75.77% を占め、塩素 37 は質量 36.96590 u で残りの 24.23% を占めます。平均原子量は次のようになります。

小数第 2 位に丸めると 35.45 u となり、周期表が塩素について記載する値とちょうど一致します。

なぜ重み付け平均なのか

重み付け平均は、2 つの質量の単純な平均とは異なります。34.96885 と 36.96590 の単純な中点は約 35.97 u ですが、塩素 35 は塩素 37 のおよそ 3 倍多いため、平均は 35 寄りに引き下げられます。同位体の存在比が大きいほど、結果はその同位体自身の質量へ強く引っ張られます。答えは必ず最も軽い同位体と最も重い同位体の間に収まります。

存在比はどのように測定されるのか

天然存在比は 質量分析法 から得られます。質量分析法はイオンを質量電荷比で分離し、各同位体のピークに何個の原子が入るかを記録します。ピークの高さの比が存在比を、ピークの位置が同位体質量を与えます。これらの存在比は地球上のふつうの試料ではほぼ一定であり、これが日常の化学計算で単一の周期表上の値が使える理由です。

結果の使い方

平均原子量は、グラムとモルを換算するときや、化学式からモル質量を足し合わせるときに用いる値です。すでに同位体を天然の割合で混ぜ込んであるため、すべての原子がその単一の質量をもつかのように元素を扱えます。日常的な化学量論計算では、個々の同位体を追う必要はありません。別の元素の値が必要な場合は、2 つの同位体質量と存在比をその元素の公表値に置き換えてください。