化学界最大の敗者：19元素の公式原子量変更

カドミウムさん、最近ちょっと太ってきた？

国際応用化学連合と米国地質調査所は本日、さまざまな元素とその同位体の測定方法の改善により、19 種類の元素の公式原子量が変更されたと発表した。変更は比較的小規模で、原子量を更新するための定期的な取り組みの一環である。

高校（または大学）で習った化学を忘れてしまった場合に備えて、ここで語彙を復習しましょう。元素（銀を例に挙げましょう）の原子はすべて同じ数の陽子を持っています。銀の陽子数は 47 です。ただし、元素の原子はすべて必ずしも同じ数の中性子を持っているわけではありません。元素の原子のこれらの異なるバージョンは同位体と呼ばれます。銀は銀 109 と銀 107 として存在します。化学者は、周期表にある元素の原子量を同位体の質量から計算し、より一般的な同位体には、より一般的でない同位体よりも大きな重みを与えます。

しかし、地球上の銀のサンプルすべてが原子量107.86822であるという意味ではない。むしろ、元素のサンプルは場所によって異なる。こうした違いは多くの科学で重要な役割を果たしている。化学者がさまざまな物質の起源をたどったり（地下水はどこから来たのか）、考古学的発見物の年代を特定したりするのに役立っている。最新の原子量の測定値は以前のものとあまり変わらないため、科学を今実際に変えることはできないが、何が起こるか分からない、と米国ブルックヘブン国立研究所の原子物理学者ノーマン・ホールデン氏は言う。

「小さな変化なら、なぜそうするのですか？」と彼はポピュラーサイエンス誌に語った。「より正確なデータを必要とする新しいアイデアがいつ出てくるか予測できないので、常に最良の数字を出すべきだと感じてきました。」

これはまったく過激な発表ではありません。しかし、今回のアップデートで最大の損失と利益の一部を見てみましょう。主なものは次のとおりです。

最大の敗者

最大の利益獲得者

重量の変化は、質量分析計の技術の進歩など、原子質量測定の継続的な改善によるところが大きい。しかし、測定精度の向上だけが理由ではない。最も大きな損失を被った元素の 1 つであるトリウムについては、IUPAC は、これまで原子量の計算に含めるには希少すぎると考えられていた同位元素、トリウム 230 を認定することにした。

国際化学機関が周期表を実際に変更したのは、2009 年が最後で、IUPAC は一部の元素の原子量を単一の数字ではなく範囲で記載することを決定しました。この変更は、水素、窒素、炭素、硫黄などの低質量元素に影響を及ぼしました。範囲は、元素の起源に応じて異なる可能性のある各元素の原子量を学生に示します。IUPAC の周期表のコピーを無料で印刷できます。

「高校生や大学生に、原子量は自然界で一定ではないことを知ってもらいたかったのです」と、同位体の研究や公式の原子量の変更に取り組んでいる米国地質調査所の化学者タイラー・コプラン氏は言う。「間隔原子量の値を与えることで、その目的を達成したのです。」

更新: この投稿では、当初、最大の損失と最大の利益が逆でした (!!)。私は Excel シートで計算を行い、「古い重み」と「新しい重み」の列を逆にしていました。この間違いをお詫びします。この間違いについて教えてくれた英国の The Telegraph の Richard Gray に感謝します。-FD