平均原子量計算機

平均原子量計算機の使い方

平均原子量計算機は、同位体の原子質量と同位体存在比から、元素の平均原子量を確認するためのツールです。入力欄には、1行につき1つの同位体を「同位体名, 原子質量, 存在比」の順に入力します。たとえば炭素なら、C-12, 12.000000, 98.93% のように入力できます。初期値には炭素12と炭素13の例が入っています。

存在比は百分率（98.93%）でも小数（0.9893）でも入力できます。カンマ、セミコロン、タブのいずれかで区切った3列のデータを複数行入力でき、各行の原子質量と存在比から加重平均を計算します。結果欄には平均原子量を原子質量単位 u で表示し、存在比の合計、同位体ごとの原子質量・小数の存在比・計算上の寄与、計算手順を示します。

この計算機は、入力した同位体データから平均値を求めるモデルです。未知の同位体の原子質量や存在比を測定・推定するものではなく、質量分析の結果や資料にある同位体存在比を使った確認計算に適しています。存在比の合計が100%から大きく外れる場合は、入力漏れ、単位、百分率と小数の取り違えがないか確認してください。

公式と原理 — 平均原子量計算機

平均原子量計算機で使う基本式は次のとおりです。

平均原子量 = Σ（各同位体の原子質量 × その同位体の存在比［小数］）

たとえば、ある元素が同位体Aと同位体Bから成り、原子質量がそれぞれ m₁、m₂、存在比が f₁、f₂ なら、平均原子量は m₁ × f₁ + m₂ × f₂ です。存在比を百分率で入力した場合は、計算前に小数へ変換します。したがって、天然試料の同位体構成を扱うときは、同位体存在比または天然存在比の合計が通常100%に近くなるように入力します。

ここで表示する u は原子質量単位（atomic mass unit）です。原子質量単位は炭素12原子の質量の12分の1を基準とする単位で、個々の同位体の原子質量や加重平均の表記に使われます。平均原子量は同位体の質量数そのものを単純に平均した値ではなく、各同位体の原子質量を存在比で重み付けした値です。

平均原子量計算機の利用例

学生は、化学の授業や宿題で扱う同位体の加重平均を確認し、教科書の例題と計算結果を照合できます。教師は、炭素や塩素など複数の同位体を持つ元素を例に、原子質量、同位体存在比、平均原子量の関係を説明できます。研究・分析の準備では、資料に記載された同位体組成を入力して、平均値と各同位体の寄与を素早く確認できます。

ただし、同位体存在比は試料の由来や測定条件によって変動することがあります。天然存在比を使う場合でも、使用する資料の対象と不確かさを確認してください。このページの結果は入力値に基づく計算補助であり、質量分析、放射線管理、実験計画などの正式な測定や安全判断に代わるものではありません。