主な違い – 原子番号と質量数
原子は、電子、陽子、中性子で構成されています。
陽子と中性子は一緒になって原子の原子核を構成しています。
原子の質量を測るとき、実は原子核の質量を測っています。
なぜなら、電子の質量は陽子や中性子と比較すると無視できるほど小さいからです。
原子の原子番号と質量数は、原子の中に存在する陽子の数と中性子の数の詳細を示す重要な用語です。
原子番号と質量数の主な違いは、原子番号が原子に存在する陽子の数を示すのに対し、質量数は原子に存在する陽子の数と中性子の数の合計を示すことです。
原子番号とは
原子番号とは、原子の中に存在する陽子の数のことです。
陽子は原子の原子核の中にある。
原子に含まれる陽子の数は、化学元素に固有の性質です。
したがって、原子の中に存在する陽子の数を調べることで、ある化学元素を特定することができます。
すべての原子は、少なくとも1個の陽子をもっています。
例えば、水素原子は陽子を1つだけ持っています。
原子番号は陽子の数であるため、単位はない。
たとえば、ヘリウムの陽子の数は2個なので、ヘリウムの原子番号は2です。
通常、原子番号は化学元素の記号と一緒に特定の方法で与えられます。
以下にその例を示す。
図1：原子番号は、化学記号の前に小文字の数字で示される。
同位体とは、陽子の数は同じで、中性子の数が異なる原子のことです。
この同位体は陽子の数が同じなので、同じ化学元素に属していることになります。
したがって、同位体の話をするときは、同じ元素の異なる形態について話しているのです。
陽子は正電荷を帯びた素粒子です。
したがって、原子番号は原子核の正の電荷の総和を示します。
中性原子では、陽子の数は電子の数と等しくなります。
中性になるためには、すべての陽電荷が電子の陰電荷から中和される必要があるからです。
したがって、原子番号は中性原子に存在する電子の数と等しくなります。
元素の原子番号は、その元素が放射性物質である場合、変更することができます。
それは、ある元素が放射能を帯びたとき、陽子が別の素粒子に変換されたり、中性子が陽子に変換されたりすることがあるからです。
いずれにせよ、原子の中に存在する陽子の数が変化します。
これにより、別の元素に変化する（原子番号が変わると元素が変化する）。
質量数とは
質量数とは、原子の陽子数と中性子数の和です。
つまり、質量数とは、原子の原子核に存在する素粒子の総数です。
陽子や中性子を単独で核子と呼びます。
したがって、質量数は、原子の原子核に存在する核子の総数として与えることもできます。
これが原子の質量を決めるので、質量数と呼ばれます。
原子の質量は、その原子の陽子と中性子の質量の合計です。
なぜなら、電子の質量は陽子や中性子と比較すると無視できるほど小さいからです。
安定した原子では陽子の数と中性子の数は等しいので、原子の質量数は原子番号の2倍にほぼ等しい。
しかし、同位体では、質量数が原子番号の2倍になる場合とならない場合があります。
これは、同位体の陽子の数は同じで、中性子の数が異なるからです。
そのため、同位体では、質量数が期待値と異なることがあります。
図2：水素の主な同位体とその質量数。
それとは別に、アイソバーと呼ばれる物質があります。
これは、質量数は同じで、原子番号が異なる異なる元素の原子のことです。
例えば、塩素37とアルゴン37は同じ質量数です。
したがって、これらは等質線です。
原子は放射性核種から陽子2個と中性子2個がなくなるアルファ崩壊を起こすことが多いので、元素の質量数はそれに応じて変化することがあります。
その場合、質量数は4単位で変化します。
原子番号と質量数の違い
定義
原子番号。
原子番号は、原子の中に存在する陽子の数です。
質量数。
質量数：原子の陽子数と中性子数の和。
中性子の数
原子番号。
中性子の数は、原子の原子番号に影響を与えない。
質量数。
中性子の数は、原子の質量数に影響を与えない。
同位体
原子番号：同位体は同じ原子番号を持っています。
質量数：同位体は異なる質量数を持つ。
アイソバー
原子番号: 等圧星は同じ原子番号を持つことはできない。
質量数: 等圧星は同じ質量数を持つ。
値
原子番号。
原子番号は質量数より常に小さい値です。
質量数。
質量数は、常に原子番号より大きな値です。
結論
原子番号と質量数は、原子の基本的な詳細です。
原子番号は、ある化学元素に固有の値です。
しかし、同じ質量数を持つ元素が存在することがあります。
このような元素を「等質量体」と呼びます。
また、同じ元素でも、原子番号が同じで、質量数が異なる原子が存在することがあります。
これを同位体（アイソトープ）といいます。
原子番号と質量数の主な違いは、原子番号が原子に存在する陽子の数を示すのに対し、質量数は原子に存在する陽子の数と中性子の数の和を示すことである。
