原子質量と分子量の決定的な違いは、原子質量が個々の原子の質量であるのに対し、分子量は分子を構成する原子の重さの総和であることだ。

原子は、すべての物質の構成要素である。原子には重さがあり、それが原子質量となります。原子はさまざまな組み合わせで分子などの化合物を作ることができる。分子構造では、原子の正確な比率がわかるので、化合物の分子式を書くことができる。これらは、分子量を決定するために重要である。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. 原子量とは 3. 分子量とは 4. 横並び比較 - 原子量と分子量の表形式 5. まとめ

原子質量は何ですか？

原子は主に陽子、中性子、電子から構成されています。原子質量は、原子の質量である。つまり、1つの原子に含まれる中性子、陽子、電子のすべての質量の集合体で、特に原子が運動していないときの質量（静止質量）である。物理の基本原理からすると、原子が超高速で動くと質量が増えるので、静止している状態にしています。

しかし、電子の質量は、陽子や中性子の質量に比べると非常に小さい。従って、原子の質量に対する電子の寄与は小さいと言える。元素の周期表では、ほとんどの原子が2つ以上の同位体を持っています。同位体は、陽子と電子の量は同じでも、中性子の数が異なるという違いがあります。中性子の量が異なるため、それぞれの同位体は異なる原子量を持っています。

図01：化学元素の原子量

さらに、原子の質量は非常に小さいので、グラムやキログラムといった通常の質量単位で表すことができない。私たちの目的には、原子質量の測定に原子質量単位（amu）という別の単位を使用します。原子質量単位はC-12同位体の質量の12分の1である。原子の質量をC-12同位体の質量の12分の1で割ると、その相対質量が求まる。しかし、一般に元素の相対原子量といえば、その原子量を指す（計算上、すべての同位体を考慮するため）。

分子量（molecular weight）は何ですか？

分子量とは、分子を構成するすべての原子量の集合である。このパラメータの国際単位系はgmol-1である。 この物質中の原子のモル数である。つまり、原子・分子や化合物のアボガドロ数分の質量である。

実用面では、原子や分子の重さを測ることが重要です。しかし、通常の計量器（グラムやキログラム）では質量が非常に小さいため、個々の粒子として計量することは難しい。そこで、このギャップを埋め、マクロなレベルで粒子を測定するために、モル質量という概念が非常に有効である。

分子量の定義は、炭素12の同位体に直接関係している。炭素12原子の1モルの質量がちょうど12グラムであることから、そのモル質量は1モルあたりちょうど12グラムであることがわかる。また、O2やN2のように同じ原子を含む分子では、原子の数に原子量をかけることで分子量を計算できるが、NaClやCuSO4のような化合物の分子量は、各原子の原子量を足すことで計算される。

原子質量と分子量の違い

原子質量は原子の質量を、分子量は分子の質量を表します。しかし、原子質量と分子量の決定的な違いは、原子質量が個々の原子の質量であるのに対し、分子量は分子を構成する原子の重さの総和であることである。原子量と分子量のもう一つの大きな違いとして、原子量はamuで、分子量はg/molで測定される。

さらに、原子量と分子量では、その計算方法が異なる。原子の質量は、中性子、陽子、電子の質量を足すことで簡単に求めることができる。しかし、分子の質量や分子量は、分子を構成する原子の平均質量を増やすことで決定しているのです。

原子量と分子量の違いを表形式で表したのが下の図です。

概要 - 原子質量 vs. 分子量

原子質量や分子量という言葉は、主に化学反応に関する値、例えば反応物や生成物の量などを決める一般的な化学計算で使われます。原子質量と分子量の決定的な違いは、原子質量が個々の原子の質量であるのに対し、分子量は分子中の原子の重さであることだ。

引用

1. helmenstine, Dr Anne Marie, "How to calculate atomic mass", ThoughtCo, 5 December 2018.こちらから購入できます