科学の知恵袋コミュの科学豆知識　化学篇(６)　質量欠損

　それぞれの原子の質量数は

　質量数＝陽子の数＋中性子の数

　で表されます。
　高校化学で習いましたね。

　ここでみなさん、不思議に思いませんでしたか？

　なぜ、「質量」ではなく、「質量数」というんでしょう？

　答えは、単純。
　質量じゃないからです。

　そう、原子の質量は単純に、

　(陽子の数×陽子の質量)＋(中性子の数×中性子の質量)

　ではないんです。
　その数値よりも低くなっているのです。

　一般に、２つ以上の粒子が相互作用して結合すると、全体の質量は元の粒子の質量の合計よりも軽くなります。それは、お互いの粒子間に相互作用による力(核力といいます)で強く結合されているからです。
　この質量の現象を「質量欠損」といいます。

　陽子数Ｚ、中性子数Ｎの原子核の質量欠損は

　質量欠損＝(ＺＭｐ＋ＮＭｎ)－Ｍ(Ｚ，Ｎ)

　で定義されます。

　アインシュタインの特殊相対性理論によって、質量はエネルギーと同等である(等価性といいます)ことが分かっています。
　そのことは、

　Ｅ＝ｍｃ＾２　(ｃ＝光速)

　で表されます。
　つまり、質量ｍをエネルギーに換算するとＥとなることを意味します。
　光速の２乗か掛かっているので、小さい質量でもものすごく大きなエネルギーになります。

　原子核内の複数の核子(陽子と中性子)が相互作用して結合すると、質量欠損が生じます。
　質量欠損をエネルギーに換算したものが結合エネルギーです。

　結合エネルギーＢ(Ｚ，Ｎ)は、

　Ｂ(Ｚ，Ｎ)＝{(ＺＭｐ＋ＮＭｎ)－Ｍ(Ｚ，Ｎ)}ｃ＾２

　と表されます。
　つまり、原子核の結合エネルギーは核子の結合の強さの度合いを表し、その値は原子核の質量Ｍ(Ｚ，Ｎ)を測ることによって得られます。