홍라이프 계산기평균 원자량 계산기 쉽게 이해하기 — 개념과 원리
주기율표에 나오는 원자량은 자연에 존재하는 동위원소들의 질량을 존재 비율로 가중평균한 값입니다. 이 계산기는 동위원소 질량과 존재비로 그 평균을 계산합니다.
계산 방법
- 평균 원자량 = Σ (질량ᵢ × 존재비ᵢ) ÷ Σ 존재비ᵢ
- 존재비를 퍼센트로 넣고 합이 100이면 Σ 질량ᵢ × (존재비ᵢ ÷ 100)과 같습니다.
- 질량은 통일 원자 질량 단위(u)이며, 1 u는 탄소-12 원자 질량의 1/12입니다.
원리
한 원소의 시료에는 여러 동위원소가 섞여 있습니다. 반 평균 점수가 각 점수를 받은 학생 수로 가중되듯, 각 동위원소는 흔한 정도에 비례해 평균에 기여합니다. 그래서 염소의 원자량 약 35.45 u는 정수가 아니며, 두 주요 동위원소 사이에서 더 흔한 쪽에 가깝습니다.
예제 풀이
기본값: 염소, ³⁵Cl 34.96885 u(75.76%), ³⁷Cl 36.96590 u(24.24%)
- 존재비 합 = 100%, 동위원소 2개
- ³⁵Cl의 기여 = 34.96885 × 0.7576 ≈ 26.4924 u
- ³⁷Cl의 기여 = 36.96590 × 0.2424 ≈ 8.9605 u
- 평균 원자량 ≈ 26.4924 + 8.9605 = 35.4529 u
- 가장 흔한 동위원소 = 34.9689 u, 평균은 그보다 0.4841 u 큽니다.
결과 해석
평균이 어느 동위원소 질량에 가까울수록 그 동위원소가 많다는 뜻입니다. 자연 존재비는 산지에 따라 조금씩 달라서, IUPAC은 일부 원소의 원자량을 구간으로 발표합니다. 정밀한 작업에는 실제 시료의 동위원소 조성을 쓰십시오. 고등학교 화학의 원자량 개념을 연습하기에도 좋습니다.
흔한 실수
- 정확한 동위원소 질량 대신 질량수(35, 37)를 쓰는 경우
- 존재비 합이 100%가 아닌 것을 모르고 넣는 경우
- 소수 비율과 퍼센트를 한 목록에 섞는 경우
- 질량과 존재비의 순서를 다르게 넣는 경우
자주 묻는 질문
염소의 원자량이 35.45인 이유는?
자연 염소가 염소-35 약 76%, 염소-37 약 24%로 이루어져 있기 때문입니다.
원자량과 질량수는 같은가요?
아닙니다. 질량수는 양성자와 중성자의 개수이고, 원자량은 동위원소로 평균한 실제 질량(u)입니다.
동위원소 질량과 존재비는 어디서 찾나요?
IUPAC과 NIST의 원자량·동위원소 조성 표에 있습니다.
동위원소가 세 개 이상이면?
쉼표로 질량과 존재비를 같은 순서로 더 넣으면 됩니다.
존재비 합이 100이 아니면 어떻게 되나요?
계산기는 존재비 합으로 나누어 가중평균을 구하므로 비율대로 정규화됩니다. 다만 입력 실수일 수 있으니 합계 표시를 확인하십시오.
원자량에 단위가 없는 경우도 있나요?
주기율표의 표준 원자량은 탄소-12 기준의 상대값이라 단위 없이 쓰고, 원자 하나의 질량을 말할 때는 u 단위를 붙입니다.
출처: NIST, Atomic Weights and Isotopic Compositions (Coursey et al.) · IUPAC Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights (CIAAW), Standard Atomic Weights