アルミニウムのモル質量は何ですか? 他の要素と比較してどうですか?

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アルミニウムのない世界を想像してみてください。 この金属は地球上で最も豊富で、地球の地殻の 8 パーセント以上を占めています。 当社は、英国ではアルミニウムとしても知られるアルミニウムを使用して、数え切れないほどの製品を製造しています。 これらには、アルミホイル、缶やその他の容器、コンピューターやその他の電子機器、建物、飛行機、冷蔵庫やエアコン、医療機器、自動車部品などが含まれます。 しかし、私たちが金属として認識しているアルミニウムは、自然界には存在しません。 その代わり、アルミニウムは酸化物などの化合物を形成するため、そこからかなりのエネルギーを使って有用な金属を抽出する必要があります。

©HT Ganzo/iStock、Getty Images

この記事では、アルミニウムのモル質量、記号 Al について説明します。 それが何を意味するのか、そしてなぜそれが重要なのかを探っていきます。 すべての純粋な物質、つまりすべての元素とすべての化合物にはモル質量があります。 物質のモル質量は、その物理的および化学的特性に影響を与えます。 物質のモル質量は、単にその物質 1 モルの質量をグラム単位で表したものです。

化学におけるモルは、粒子の特定の量です。 これらの粒子は原子または分子のいずれかです。 モル内の粒子の数は一定、つまり毎回同じになります。 物質の各モルに含まれる粒子の正確な数は約 6.022 × 1023 単位であり、アボガドロ数またはアボガドロ定数としても知られています。 この定数は、この数とその重要性を最初に説明したイタリアの科学者アマデオ アボガドロにちなんで名付けられました。 アボガドロ数は、化学と世界の仕組みを理解するために不可欠です。

アルミニウムのモル質量は、1 モルあたり約 26.98 グラムです。 この値は、周期表に示されている元素の原子量から導出されます。 1 モルのアルミニウム原子、つまり 6.022 × 1023 個のアルミニウム原子の質量は約 26.98 グラムです。 これをよりよく理解するために、アルミニウムを既知の最小元素である水素と比較してみましょう。 1 モルの水素原子のモル質量は約 1 グラムです。

水素は周期表の最初の元素です。 水素の各原子には陽子が 1 つだけあり、中性子はありません。 水素にも電子は 1 つありますが、小さな電子の質量は無視できます。 ただし、単一陽子の質量は約 1 原子質量単位です。 1 モルの水素原子の質量は 1.00784 グラム/モルで、ほとんどの場合、これは 1 モル/グラムに四捨五入できます。

アルミニウムは周期表の 13 番目の元素です。 原子番号は 13 で、ちょうど 13 個の陽子があります。 事実上、自然界のアルミニウム原子はすべて 27Al 安定同位体として存在し、14 個の中性子を持っています。 ごく一部は、13 個の中性子を持つ放射性同位体 26Al として発生します。 陽子と中性子の両方のおおよその質量は同じであり、電子の質量は無視できるほど小さいため、13 個の陽子と 14 個の中性子を含む 27Al のモル質量は、1 モルあたり約 27 グラムになると予想できます。 1 モルのアルミニウム原子の計算質量は、わずかに少なく、1 モルあたり約 26.98 グラムです。これは、天然に存在する 26Al 原子の割合が少ないため、モル質量がわずかに低くなるためです。

周期表上のほとんどの元素は、複数の既知の形式で存在します。 これらの形態の中には自然界に存在するものもあれば、研究室で製造できるものもあります。 同位体と呼ばれるこれらの各元素の異なる形態は、同じ数の陽子を持っています。 ただし、各同位体は異なる数の中性子を持っています。 アルミニウムには 22 の既知の同位体があり、中性子はわずか 9 個から最大 30 個まで存在します。これらの同位体のほとんどは不安定で短命であり、自然界には存在しません。 自然界には中性子が 14 個ある 27Al と中性子が 13 個ある 26Al だけが存在します。 そして、安定した 27Al 同位体は、天然に存在するアルミニウム原子のほぼ 100% を構成します。

元素のモル質量を決定するには、その元素のさまざまな天然同位体のすべての平均を計算する必要があります。 ただし、その平均には、各同位体が表す天然原子の割合も考慮する必要があります。 アルミニウムの場合、27Al は 26Al よりもはるかに多くを占め、26Al は天然元素の 1% 未満にすぎません。