원자량(atomic weight)은 각 원소의 원자의 질량을 나타내는 값이다. 다만 절대값이 극히 작기 때문에 한 원소의 원자를 어떤 일정 수를 기준으로 삼고 모두 그에 대한 상대적인 값으로 나타낸다.
현재 사용중인 원자량은 국제 순수 및 응용물리학연합 (IUPAP)과 국제 순수 및 응용화학연합(IUPAC)이 1962년 통일 원자량으로 발표하고, 국제원자량위원회가 채택한 것으로서 탄소의 동위원소 가운데 탄소 12를 기준으로 삼아 이것을 원자량 1200000으로 한 것이다.
즉 탄소원자가 6.02×1023(아보가드로수)개 모이면 그 질량은 12.01115g이며, 마찬가지로 수소 · 산소는 각각 1.00797g, 15.9994g이다.
원자량은 항상 정밀측정이 행해지고 있기 때문에 그 값은 국제원자량위원회로부터 2년에 한 번 새로운 값이 발표된다.
원자량은 화학에서 많이 사용되는 세 가지 화학식량(원자량, 분자량, 실험식량) 중의 하나로, 그 값은 사실상 해당 원소 1 몰의 평균 무게를 의미한다. 원자량과 달리 '원자 질량(atomic mass)'이란 주어진 원자 하나의 질량을 말한다. 원자 질량의 SI 단위는 kg이지만, 화학에서는 달톤(Da) 또는 통일 원자 질량 단위(u)가 주로 쓰인다. 달톤(Da)과 통일 원자 질량 단위(u)는 같은 단위이다.
어떤 원소의 원자량은 정수보다 약간 크고, 어떤 원소의 원자량은 정수보다 약간 작다. 원소가 생성되는 핵융합 과정에서 질량 일부가 에너지로 바뀌기 때문이다. 따라서 주기율표 상에서 수소에서 철로 가면서 원자량 값은 1보다 약간 크다가 점점 정수 이하로 내려가고, 핵이 가장 안정한 철을 지나서는 정수로 다시 접근한다.
원자 중에서 가장 가벼운 수소를 1로 하여 다른 원자가 수소의 몇 배가 되는지를 알면 원자의 상대적인 무게를 알 수 있다. 돌턴은 이와 같이 생각하고 원자량을 정하려고 했으나, 실험적으로 산소의 원자량을 결정하는 데는 수소와 산소가 어떤 원자수의 비로 화합하는가를 알지 못하면 정확한 값을 구할 수 없고, 또 돌턴 자신이 물이나 암모니아의 조성을 잘못 알고 있었기 때문에 그가 계산한 원자량은 그다지 정확한 것이 못 되었다.
베르셀리우스는 수소보다 산소가 화합물을 잘 만들고, 실험도 하기 쉽다는 데서 산소를 기준으로 하여 그 원자량을 100으로 해서 43종의 원소의 원자량을 결정하였다. 베르셀리우스의 실험은 상당히 정밀한 것이었지만 계산에 문제가 있었다.
아보가드로의 법칙이 카니차로에 의해 받아들여지고, 이로부터 분자량을 구할 수 있다는 것이 확실해진 뒤에야 원자량의 측정도 분명한 근거를 갖게 되고 정확한 것이 되었다. 그리하여 원자량의 기준으로 산소를 16.000으로 하기로 하였다. 그러면 수소는 거의 1이 된다. 1913년 영국의 소디에 의해서 동위 원소의 개념이 분명해진 뒤, 같은 원소의 원자에도 무게가 다른 것이 있음이 명백해지자 원자량은 그 평균을 나타내는 것으로 되었다. 그리하여, 산소에도 무게(질량수)가 16, 17, 18인 것이 있음을 알게 되어, 무엇을 기준으로 삼는가가 재검토되었는데, 1962년 이후 질량수 12인 탄소 원자의 질량을 기준으로 삼게 되었다.
필요성[편집]
¹²C 원자 1개의 실제 질량은 1.99×10⁻²³g으로 이와 같이 원자 1개의 실제 질량은 매우 작아서 다루기 어렵고 사용하기에 불편하다. 따라서 한 원자(¹²C)의 질량을 기준으로 정하고, 이와 비교한 다른 원자의 상대적인 질량을 그 원자의 원자량으로 사용한다. 따라서 탄소의 동위원소들만 참값인 원자량을 갖는다.
평균 원자량[편집]
자연계에 존재하는 동위 원소의 존재 비율을 고려하여 평균 값으로 나타낸 원자량이다. 예를 들어 탄소의 경우 원자량이 12인 ¹²C가 98.89%, 원자량이 13.0 인 ¹³C가 1.11% 존재하므로 C의 평균 원자량은 912×98.89+13×1.110/100=12.01...이다. 총 84종의 원소에서 평균 원자량을 구할 수 있다. 나머지는 측정이 불가능하므로 가장 안정적인 동위 원소의 원자량을 적어 놓는 경우가 있다.
참고자료[편집]
같이 보기[편집]
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