元素の原子量と分子量

原子番号でも、元素記号でも、「てつ」でも iron でも引けます。 化学式を入れると分子量と標準不確かさまで出します。

原子量が1つの数に決まらない元素が、14あります

このページでいちばん見てほしいのがここです。原子量表を開くと、14の元素だけ値が1つではなく「範囲」で書かれています。 測り方が下手なのではありません。測る石によって、原子量そのものが変わるのです。

原子量は同位体の平均の重さです。同じ元素でも、重い同位体が多い試料と 少ない試料があります。地球のいろいろな場所で起きてきたことの結果なので、どこから採ってきたかで割合が違うわけです。 だから「この元素の原子量はこの数」と1つに決められません。

鉛の幅だけ、けたはずれです

表の左に帯を付けた行を見てください。鉛だけ幅が 1.8 もあります。 2番目に広いアルゴンが 0.171 なので、10倍以上。 範囲を持つ残り13元素の幅を全部足しても 0.291 にしかならず、 鉛ひとつがその6倍以上を占めています。

なぜ鉛だけこうなるのか。鉛の同位体は、ウランやトリウムが壊れてできるからです。ウランが崩れると鉛206に、トリウムが崩れると鉛208になります。 だからその石にウランやトリウムがどれだけ入っていたかで、 鉛206と鉛208の割合が変わります。何十億年ぶんの差がそのまま出るので、幅が広くなるわけです。

ここで気をつけることがあります。原典は「変動範囲の中間点を原子量の値、変動幅の半分を不確かさとして表記しないこと」と、はっきり禁じています。範囲は範囲のまま読むものです。 このページが元素のカードで範囲のほうを先に出しているのはそのためで、 計算に使う値は「分子量を出すときに使う数」として別に書いています。

原子番号の順と原子量の順は、3か所で入れかわります

周期表は原子番号（陽子の数）の順に並んでいます。原子量の順ではありません。 ふだんは両方の順番がそろっているのですが、3か所だけ、あとの元素のほうが軽くなります。

いちばん分かりやすいのがアルゴンとカリウムです。アルゴンは99.60%が重いアルゴン40なのに対して、カリウムは93.26%が軽いカリウム39。原子量は同位体の平均なので、陽子が1つ少ないアルゴンのほうが重くなるわけです。 しかもアルゴンは範囲のいちばん軽いところでもカリウムより重いので、 どの試料で測っても逆転は消えません。

「3か所」は安定同位体を持つ元素どうしで数えたときの数です。 原子量が与えられている元素をすべて含めると、トリウム（90番・232.0377）とプロトアクチニウム（91番・231.035 88）がもう1組あって4か所になります。どちらも安定同位体を持たないのに原子量がある、 例外の4元素どうしの組です。

113番のニホニウムは、アジアで初めて見つかった元素です

名前を決めた国際純正・応用化学連合（IUPAC）の発表に、こう書かれています。「Element 113 is the first element to have been discovered in an Asian country.」── 113番は、アジアの国で発見された最初の元素です。

同じ発表には、もう1つ書かれていることがあります。森田浩介さんたちの提案は、1908年に小川正孝が43番元素の発見をめぐって行った先駆的な仕事への敬意を 示すものだ、という一文です。小川はその元素を、日本にちなんで「ニッポニウム」と名づけました。のちに43番元素は安定同位体を持たないことが分かり、ニッポニウムは周期表から消えます。およそ100年後に、日本の名前が周期表に戻ってきたわけです。

見つけるまでの道のりも、ちょっとすごいことになっています。理化学研究所の記録によれば、 実験を始めたのが2003年9月、1つ目が見つかったのが2004年7月23日、2つ目が2005年4月2日。 ここから2006年・2007年・2008年・2009年…と、7年以上ひとつも出ませんでした。 3つ目が見つかったのは2012年8月12日です。

なぜ3つ目を待ったのか。1つ目と2つ目は4回のα崩壊のあと核分裂してしまい、 それだけでは決め手になりませんでした。3つ目は核分裂せずに6回のα崩壊を続け、4回目・5回目・6回目のエネルギーが すでに知られているボーリウム266・ドブニウム262・ローレンシウム258のものとぴったり一致したのです。そこで疑いの余地がなくなりました。

原子量が「—」の元素が、34あります

原子量表をよく見ると、原子量の欄が空っぽの元素があります。 テクネチウム（43番）、プロメチウム（61番）、そして93番のネプツニウム以降ぜんぶ。 数えると34元素です。

理由はここまでの話とつながっています。原子量は同位体の割合から決まる数でした。ところがこれらの元素は安定同位体を持たず、天然で決まった割合を示しません。 割合が決まらないので、平均も決まらない ── だから原子量を与えられないのです。

安定同位体を持たない元素は38あります。そのうちビスマス・トリウム・プロトアクチニウム・ウランの4つだけは、 地球上で決まった同位体の割合を示すので、例外として原子量が与えられています。 38引く4で34、というわけです。

「4桁の原子量表」には、これらの元素にも括弧つきの数（テクネチウムなら99）が載っています。 ただしこれは放射性同位体の質量数の一例であって、原典自身が「その値を原子量として扱うことは出来ない」と書いています。 だからこのページでは、そういう元素が化学式に出てきたら分子量を出しません。 黙って0として足すと「重さがゼロの元素」を計算に混ぜたことになり、 しかも画面のどこにもそう出ません。

数値の出どころ: 118元素の原子番号・記号・日本語名・英語名・原子量と、 分子量の計算手順（長方形分布・誤差伝播）は日本化学会 原子量専門委員会「原子量表（2026）」（新しいタブで開きます）から。同位体の割合は同じ資料の「元素の同位体組成表（2026）」から。表そのものは転載できないので、このページの表はすべて作り直しています。 日本語名も原典の表記に合わせました（プラセオジム・ネオジム・カリホルニウム）。 ニホニウムの引用はIUPAC の発表（新しいタブで開きます）、実験の日付は理化学研究所 仁科加速器科学研究センターの記録（新しいタブで開きます）から取りました（発見した側の記録を採っています）。 3族に何が入るかが決まっていないことはIUPAC の周期表のページ（新しいタブで開きます）に書かれています。

1か所だけ、原典の印字と食い違ったところがあります。原典のエタノールの計算例は、酸素の標準不確かさを 0.000 22 と印字しています。 しかし原典自身の式に原典自身の範囲を入れると 0.000 21 になります。 どちらが正しいかは原典が同じ表に書いている合計（0.001 26）で検算できて、 0.000 21 なら 0.001 26、0.000 22 なら 0.001 27 になります。 そこで計算どおりの 0.000 21 を採りました。この検算そのものを検査に入れてあります。