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イントロ

同位体と放射性同位体

同じ元素でも、質量数が違うことがある

同位体は、原子番号が同じで中性子数が異なる原子です。陽子数が同じなので同じ元素ですが、中性子数が違うため質量数が変わります。別元素との違いを陽子数で判断します。

定義

同位体

教科書では
同じ元素に属し、陽子数は同じだが中性子数が異なる原子どうしです。
言いかえると
元素の種類を決めるのは陽子数です。そのため、陽子数が同じなら同じ元素として扱います。一方、中性子数が違うと質量数が変わります。このような原子どうしを同位体と呼びます。質量数が違うだけで別元素と決めないことが大切です。
要点

同位体の見分け方

同位体かどうかは、元素名の雰囲気ではなく、陽子数と中性子数を順に見て判断します。

  1. 1

    陽子数が同じなら同じ元素

  2. 2

    中性子数が違うと同位体になる

  3. 3

    質量数は中性子数の違いで変わる

  4. 4

    別元素かどうかは原子番号で見る

図解炭素12と炭素14の原子核を並べ、陽子数は同じで中性子数が違うことを示す図
炭素12と炭素14は、どちらも陽子数が6なので炭素です。中性子数だけが違うため、質量数が異なる同位体として読みます。
公式

同位体を関係で読む

同位体では、原子番号 Z は同じで、質量数 A と中性子数 n が変わります。

中性子数

中性子数 n は、質量数 A から原子番号 Z を引いて求めます。

  • 中性子数
  • 質量数
  • 原子番号
使うときのコツ

同位体の比較では、まず Z が同じかを確認します。

解くコツ

質量数が違っても、原子番号が同じなら同じ元素の同位体として考えます。逆に、質量数が同じでも原子番号が違えば別元素です。

場面
炭素12と炭素14を比べる。
順に考えると
どちらも炭素なので原子番号は6、つまり陽子数は6です。炭素12の中性子数は 12 - 6 = 6、炭素14の中性子数は 14 - 6 = 8 です。陽子数は同じで中性子数が違うので、同じ元素の同位体です。先に陽子数を確認すると、別元素との混同を避けられます。
ここが結論
炭素12と炭素14は別元素ではなく、炭素の同位体です。質量数の違いは、中性子数の違いとして説明できます。
比較
組み合わせ陽子数判断
炭素12と炭素14同じ同位体
炭素14と窒素14違う別元素
水素と重水素同じ同位体

組み合わせ炭素12と炭素14

陽子数
同じ
判断
同位体

組み合わせ炭素14と窒素14

陽子数
違う
判断
別元素

組み合わせ水素と重水素

陽子数
同じ
判断
同位体

質量数だけでなく、まず陽子数が同じかを確認します。同位体の判定では、同じ元素かどうかを原子番号で決めてから中性子数を比べます。

注意

放射性同位体は利用例として扱う

確認

確認テスト 1

Q1

同位体の組として最も適切なものはどれですか。

確認

確認テスト 2

Q1

12Cと14Cで同じなのはどれですか。

まとめ

まとめ

  1. 1

    同位体は同じ元素で中性子数が違う原子

  2. 2

    元素の種類は陽子数で決まる

  3. 3

    中性子数が違うと質量数が変わる

  4. 4

    放射性同位体は利用例に触れる範囲で扱う

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