これまでのビデオでは、特定の元素であっても、その元素の異なるバージョンが存在する可能性があり、それらの異なるバージョンを同位体と呼び、元素の各同位体は異なる原子量を持つ可能性があるという考えを紹介してきましたが、これは、特定の元素であれば、陽子の数は同じだが、中性子の数は異なる可能性があるという考えに由来します。 中性子の数が異なる可能性があるという考え方からきています。皆さんが疑問に思っているのは、化学者はどのようにして元素の様々な同位体とその相対的な存在量を把握しているのかということではないでしょうか。 この技術とは、ここに少しのサンプルを置いて加熱し、ジルコニウムの束を浮遊させた後、電子ビームを照射することです。 イオン化された原子は電荷を持ち、電荷を持っているために電磁石で加速されます。このジルコニウムの場合、イオンはチャンバー内を非常に速く移動し、磁場に入ります。 電荷を持つイオンの偏向力は同じですが、質量が大きければ偏向量は少なくなり、質量が小さければ偏向量は多くなります。そこで、磁場を通過する際に異なる同位体が異なる量だけ偏向されます。 その結果、横軸に原子量が表示され、ここでは統一原子量単位で表示されています。ジルコニウムをこのように質量分析計にかけると、質量数96の小さな粒子が得られます。 ジルコニウムをこのように質量分析計にかけると、質量数96のものが少しあり、質量数94 92 91のものがもう少しあり、50％以上のジルコニウムのほとんどは質量数90です。他のケースでは、統一原子質量単位を用いた原子質量だけではなく、この横軸で質量と電荷の比で表示されることもあります。 電荷が1の場合、例えば原子から電子を1つ落としてプラス1の電荷にした場合、質量対電荷比は統一原子質量単位で測定された原子質量と同じになりますが、イオンの電荷が異なる場合は適切に調整する必要があります。しかし、化学の入門クラスでは、ほとんどの場合、まっすぐな原子質量で物事を理解しますが、電荷がプラス2であれば、質量を適切に調整することを確認するために、電荷に対する質量で何かを得た場合、この右手で様々な同位体とその存在量を知ることができます。 これらはすべて、原子をイオン化してスピードを上げ、磁場を通して偏向させるというプロセスから来ています。質量と電荷の比率が高いイオンは偏向が少なく、質量と電荷の比率が低いイオンは偏向が多くなります。