鉄（Fe）のモル質量と他の元素との比較を発見する

Aug 14, 2023

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鉄の重さはどのくらいですか?現代の化学を使用してその質量を計算するにはどうすればよいですか? 私たち人間にとって、その重要性は何でしょうか? 鉄とは何かを定義し、モル質量を気にする理由について説明します。 次に、鉄 (Fe) のモル質量と、それが他の元素とどのように比較されるかを調べます。

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鉄は灰色の光沢のある金属で、室温では固体です。 そのシンボルである Fe は、堅さを意味するラテン語の ferrum に由来しています。

鉄は周期表の第 8 族に属し、遷移金属で満たされた列になります。 遷移金属は展性があり、電気を伝導します。 水銀 (Hg) を除いて、これらの金属のほとんどは室温で固体です。

遷移金属は、満たされていない外側の軌道を除いて、価電子殻を満たす電子を持っています。 このため、鉄および他の遷移金属は、安定したイオンを形成するための主要な候補になります。 これが、鉄の天然鉱床のほとんどすべてが鉄鉱石として発見される理由です。

鉄は空気に触れると錆びてしまうため、商業産業ではこれに対抗する製品の開発に多大な労力を費やしています。 空気中の水の量は、鉄が錆びる速度に影響します。 錆は、鉄が他の元素とイオンを形成し、空気中と水中の酸素と反応するために発生します。

鉄と酸素が結合するこの過程を酸化といい、酸化鉄が生成されます。 酸化鉄は、古い鉄製品によく見られる赤みがかった薄片状の錆です。

鉄のモル質量を理解するには、まずモルと呼ばれる測定単位を理解する必要があります。 モルは化学で使用される特別な測定単位であり、科学者はこれを使用して、ある元素がどれだけ含まれているかを理解することができます。

鉄 1 モルには 602 セクスティリオンの鉄原子が含まれています。 160 億個の原子は 1 兆億個の原子です。 ほくろを定義するこの巨大な数は、アボガドロ数と呼ばれます。

これだけ多くの原子をグループ化することで、科学者は現実世界で使用できる量の鉄を使用できるようになります。 鉄元素 1 モルあたりのグラム単位の質量が鉄のモル質量です。

元素のモル質量は、周期表上のその元素の原子質量を使用して簡単に識別できます。 鉄の原子質量は、鉄原子の核部分の質量です。

原子量の計算に使用される部分は、元素の陽子と中性子です。 電子は非常に小さいため、その質量は数学的に無視できるため、原子質量を計算する際には考慮されません。 モル質量は、元素の原子質量を膨らませる方法であり、科学的用途に使用できます。

周期表の原子質量数とモル質量数の間に存在する 1:1 規則には例外があります。 7 つの二原子元素は常に同じ元素の 2 つの結合した原子として存在します。これは、それらのモル質量が原子質量の 2 倍であることを意味します。

これらの二原子元素は、水素 (H)、窒素 (N)、酸素 (O)、フッ素 (F)、塩素 (Cl)、臭素 (Br)、およびヨウ素 (I) です。 他にもいくつかのまれな例外が存在します。リン (P) は常に原子 4 個の分子として存在し、硫黄 (S) とセレン (Se) は原子 8 個で存在します。

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1 モルの鉄の重さは 55.845 グラムです。これは、鉄のモル質量が 1 モルあたり 55.845 グラムであることを意味します。 。 この数値は、周期表に記載されている鉄の定義された原子量 55.845 amu から推定されます。

鉄同位体のモル質量は、純粋な元素のモル質量と同じではありません。 それは、同位体の中の中性子の数が純粋な元素原子の中とは異なるためです。 これにより原子量が変化し、それによってモル質量が変化します。

たとえば、同位体鉄-54 のモル質量は 53.94 グラムです。 それは、鉄-56として知られる元素鉄よりも中性子の数が少ないためです。 鉄 56 は、地球上で 90 パーセント以上自然に発生するものです。