塩素には ³⁵Cl(75.8%)と ³⁷Cl(24.2%)の2つの安定同位体があります。原子量はその存在比の加重平均です。
Step 1:加重平均
$$ M = 35.0 \times 0.758 + 37.0 \times 0.242 $$ $$ M = 26.53 + 8.95 = 35.5 $$ $$^A_Z X \to ^{A-4}_{Z-2} Y + ^4_2 He \quad (\alpha\text{崩壊})$$ $$^A_Z X \to ^A_{Z+1} Y + ^0_{-1} e \quad (\beta\text{崩壊})$$ $$^A_Z X^* \to ^A_Z X + \gamma \quad (\gamma\text{崩壊})$$数値計算の確認:水素のエネルギー準位 \(E_n = -13.6/n^2\) eV より、\(n = 2\) → \(n = 1\) の遷移で \(\Delta E = 13.6 \times (1 - 1/4) = 10.2\) eV の光子を放出。波長は \(\lambda = hc/\Delta E = 1240 / 10.2 = 122\) nm です。振動数は \(2.47 \times 10^{15}\) Hz。
ウラン238は14回の崩壊(α崩壊8回、β崩壊6回)を経て安定な鉛206になります。
数値計算:35.0 × 0.758 = 26.5
数値計算:35.0 × 0.758 = 26.5
原子量が整数にならないのは同位体の存在比が関係しています。塩素の原子量 35.5 は ³⁵Cl が約 3/4、³⁷Cl が約 1/4 であることを反映しています。