原子質量計算機

原子質量計算機の使い方

原子質量計算機は、同位体の組成から元素の平均原子質量を求めるための計算ツールです。検索で使われる「平均原子量の計算」や「同位体質量の計算」にも対応しますが、元素名から周期表の値を自動検索するツールではありません。

1. 同位体名を入力 — 「C-12」や「U-235」など、表示用の任意のラベルを入力します。同位体名は表示にだけ使われ、計算には影響しません。
2. 同位体の原子質量を入力 — 各同位体の質量を統一原子質量単位（u）で入力します。たとえば炭素12の同位体質量は正確に12.000 uです。
3. 存在比（%）を入力 — 各同位体の天然存在比、または対象試料の同位体存在比を百分率で入力します。炭素12の天然存在比は例として98.93%です。
4. 同位体を追加 — 「同位体を追加」をクリックすると行を増やせます。1つの元素について、必要な数の同位体を入力できます。
5. 結果を確認 — 平均原子質量と、各同位体が加重平均に与える寄与をすぐに確認できます。

表の下にある「存在比の合計」を確認してください。入力した百分率の合計が100%からずれると、原子質量計算機が警告を表示します。警告が出ても計算値自体は表示されるため、入力ミスや、意図的に100%にしていない組成を見分けてください。

原子質量計算機の公式と理論

原子質量計算機は、化学や核物理で使われる加重平均の公式を適用します。

平均原子質量 = Σ（同位体の原子質量 × 同位体の存在比（小数））

存在比（小数）は、百分率を100で割った値です。明示的に書くと次のようになります。

M_avg = (m₁ × a₁/100) + (m₂ × a₂/100) + ... + (mₙ × aₙ/100)

例 — 炭素：

炭素には、次の2つの安定同位体があるとします。

• C-12：原子質量 = 12.000 u、存在比 = 98.93%
• C-13：原子質量 = 13.003 u、存在比 = 1.07%

M_avg = 12.000 × 0.9893 + 13.003 × 0.0107 ≈ 12.0107 u

これは周期表に掲載される炭素の原子量（相対原子質量）に近い値で、同位体の質量と存在比から平均値が得られることを示しています。

前提と注意点

この原子質量計算機は、天然の地球上の存在比、またはユーザーが指定した任意の存在比を前提にします。入力した同位体質量と存在比をそのまま加重平均するだけで、放射性崩壊、核結合エネルギー、質量欠損、同位体存在比の測定不確かさは補正しません。

結果は小数点以下4桁まで表示されますが、実質的な精度は入力値の桁数、存在比の精度、試料の同位体組成に左右されます。表示桁数を測定の不確かさや有効数字の保証と解釈しないでください。

日本語で「原子量」または「相対原子質量」と呼ばれる値は、元素または特定試料の平均質量を炭素12を基準に表す無次元量です。一方、このツールの入力欄と結果は原子質量を統一原子質量単位 u で表示します。整数に近い「質量数」（陽子数と中性子数の合計）や、物質1 molあたりの質量である「モル質量（g/mol）」を入力・出力する計算機ではありません。モル質量が必要な場合は、同じ数値を g/mol として扱える場合がありますが、これは別の物理量であることに注意してください。

このツールには元素選択機能や内蔵の元素表がありません。日本化学会の「原子量表（2025）」やCIAAWの標準原子量など、特定の周期表・原子量表の版に自動同期する機能もないため、使用する資料の版に合わせた同位体質量と存在比を入力してください。表の改訂、天然試料の同位体組成の変動、濃縮試料によって、周期表の原子量と計算結果が異なることがあります。

原子質量計算機の用途

原子質量計算機は、次のような教育・研究・実務の場面で役立ちます。

• 化学の学習 — 周期表に掲載された原子量（相対原子質量）が、同位体の質量と自然存在比からどのように導かれるかを確認できます。
• 同位体組成の分析 — 質量分析などで得た同位体比を入力し、特定試料の実効的な平均原子質量を計算できます。
• 核科学 — 濃縮ウランなど、同位体を濃縮・減損させた混合物の平均原子質量を求めるのに使えます。
• 試験対策 — 同位体存在比と平均原子質量を扱う宿題や入試・定期試験の練習問題を確認できます。
• 任意の混合物 — 生化学の標識実験など、天然とは異なる同位体組成をすばやく比較できます。

学生、教員、研究者のいずれでも、原子質量計算機を使えば、インストール不要で同位体質量の計算をブラウザ上で確認できます。