平成28年度 I-4-2

解説

この問題で問われていること

原子番号・質量数が与えられた原子(⁴⁰₂₀Ca、⁴⁰₁₈Ar、³⁵₁₇Cl、³⁷₁₇Cl)に関する5つの記述のうち、最も適切なものを選ぶ問題。

解き方

① 中性子数=質量数−原子番号、電子数(中性原子)=原子番号。同位体=原子番号が同じで質量数が違う、同素体=同じ元素の別の単体
② Cl-35とCl-37は原子番号17で電子数17が等しい。①中性子はCa20・Ar22、②Clは18と20、③Ca・Arは元素が違う、⑤同位体であって同素体ではない
③ ④

正解が正しい理由

電子の数は、中性の原子では原子番号(陽子の数)に等しい。³⁵₁₇Clと³⁷₁₇Clはいずれも原子番号17なので、電子の数はともに17で等しい。したがって④は適切な記述である。

各選択肢について

• ① 中性子数=質量数−原子番号より、⁴⁰₂₀Caは40−20=20個、⁴⁰₁₈Arは40−18=22個で、等しくない。
• ② 中性子数は、³⁵₁₇Clが35−17=18個、³⁷₁₇Clが37−17=20個で、等しくない。
• ③ ⁴⁰₂₀Caと⁴⁰₁₈Arは、質量数が同じで原子番号(元素)が異なる同重体であり、同位体(原子番号が同じで質量数が異なる)ではない。
• ④ ³⁵₁₇Clと³⁷₁₇Clは原子番号が同じ17であり、電子の数はともに17で等しい。適切な記述であり、これが正答。
• ⑤ ³⁵₁₇Clと³⁷₁₇Clは、原子番号が同じで質量数が異なる同位体であり、同素体(同じ元素からなる性質の異なる単体)ではない。

覚えるべきポイント

中性子数=質量数−原子番号、電子数(中性原子)=原子番号。同位体は原子番号が同じで質量数(中性子数)が異なる原子、同素体は同じ元素からなる性質の異なる単体(例:ダイヤモンドと黒鉛)、同重体は質量数が同じで原子番号が異なる原子である。