質量数とは?原子番号との違い・求め方・同位体を例題でわかりやすく解説

質量数とは?原子番号との違い・求め方・同位体を例題でわかりやすく解説
オニ坊

質量数は陽子と中性子を足すと習いましたが、原子番号や周期表の原子量と数字が似ていて混乱します。電子は足すのか、質量数に単位はあるのか、イオンや同位体ではどう数えるのかも自信がありません。

菅澤

結論から整理しよう。質量数Aは原子核にある陽子数Zと中性子数Nの合計で、A=Z+Nだ。電子数は質量数に入れず、質量数は整数で単位を付けない。原子番号・原子量・同位体との違いを同じ核種記号から読み解けば、入試問題でも迷わなくなるよ。

質量数は、高校化学の原子構造、同位体、電子配置、放射性同位体へ進む土台です。公式は「陽子数+中性子数」と短い一方、周期表に載る原子番号や原子量、イオンの電荷、化学式の右下の数字まで同時に現れるため、何を数えた数値なのかを見失いやすい単元でもあります。この記事では、質量数の定義から核種記号の読み方、陽子・中性子・電子の求め方、同位体との関係、原子量との違い、よくある疑問、練習問題まで一つの手順につなげます。

定義はIUPAC Gold Bookの質量数、同位体の関係はIUPACの同位体、具体的な同位体データはNISTの原子量・同位体組成データベースで確認しました。問題を解くときは、最初にA・Z・N・電子数の欄を作り、与えられた数字がどの欄に入るかを決めてから計算してください。

目次

  1. 質量数とは?陽子数と中性子数の合計
  2. 質量数と原子番号の違い|陽子・中性子・電子の関係
  3. 質量数の求め方は3ステップ|核種記号の読み方
  4. 質量数の計算例|水素・炭素・ナトリウム・塩素
    1. 与えられ方が違ってもA=Z+Nへ戻す
    2. 不可能な組合せを検算で見抜く
  5. 質量数と同位体の関係|同じ元素で何が違う?
  6. 質量数・原子量・原子質量の違い|単位と小数の理由
  7. 質量数でよくある疑問|電子・単位・変化を整理
    1. 疑問1:なぜ電子を質量数に含めないのか
    2. 疑問2:質量数に単位はあるのか
    3. 疑問3:質量数は小数や負の数になるのか
    4. 疑問4:質量数は化学変化やイオン化で変わるのか
  8. 周期表と質量数の使い方|核種を正しく特定する
  9. 質量数の練習問題|よくあるミスを解消する
    1. 練習1〜3:A・Z・Nを双方向に計算する
    2. 練習4:イオンは原子核と電子を分ける
    3. 練習5〜6:同位体と原子量を区別する
  10. 大学受験化学は「普通の対策」では受からない
    1. 独学・参考書のみでは自分の読み違いを特定しにくい
    2. 映像授業・アプリだけでは答案ごとの誤りを追跡できない
    3. 集団授業の大手予備校では個人別の反復量になりにくい
    4. 一般的な個別指導塾でも週1回では修正が遅い
  11. 鬼管理専門塾の特徴
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  12. まとめ|質量数はA=Z+Nで求める単位のない整数
  13. よくある質問
    1. Q. 質量数とは何ですか?
    2. Q. 質量数の求め方は?
    3. Q. 質量数に電子数を含めますか?
    4. Q. 質量数に単位はありますか?
    5. Q. 質量数と原子番号の違いは何ですか?
    6. Q. 質量数と原子量の違いは何ですか?
    7. Q. 同位体と質量数はどう関係しますか?
    8. Q. イオンになると質量数は変わりますか?
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質量数とは?陽子数と中性子数の合計

陽子数Z 元素を決める正の粒子 中性子数N 同位体で数が変わる 質量数A 核子の合計A=Z+N
原子核の陽子と中性子を合わせた核子の総数が質量数Aになる

📚 用語解説

質量数:原子核に含まれる陽子と中性子の総数。記号Aで表し、A=Z+N(Zは陽子数・原子番号、Nは中性子数)の関係を使う。粒子の個数なので整数で、単位は付けない。

質量数は、原子核を構成する「陽子」と「中性子」を合わせた個数です。IUPACは陽子と中性子をまとめて核子と呼び、その総数を質量数と定義しています。たとえば原子核に陽子6個と中性子6個があれば、質量数は6+6=12です。陽子11個と中性子12個なら、質量数は11+12=23です。

質量数の基本式

質量数A=陽子数Z+中性子数N。したがって中性子数はN=A−Zで求められます。A・Z・Nはいずれも粒子の個数なので、この範囲では0以上の整数として扱います。

記号表すもの数える場所求め方単位
A質量数原子核陽子数+中性子数なし
Z原子番号・陽子数原子核元素ごとに一定なし
N中性子数原子核質量数−原子番号なし
e電子数原子核の外中性原子ではZと同じなし

質量数という名前には「質量」が入っていますが、gやkgで測った物体の質量ではありません。陽子と中性子の個数を数えた分類番号なので、答えは「12」「23」のように単位なしで書きます。原子1個の実際の質量や相対原子質量とは別の量です。この区別は後半で詳しく扱います。

質量数へ電子を足さない理由は、定義が原子核内の核子数だからです。原子が電子を受け取って陰イオンになったり、電子を失って陽イオンになったりしても、通常のイオン化では原子核の陽子数と中性子数は変わりません。したがってイオン化の前後で質量数も変わりません。

オニ坊

「重さを計算する数字」ではなく、原子核の中に核子が何個あるかを示す整数なんですね。電子は原子核の外にあり、定義に含まれないので足さないと分かりました。

菅澤

その理解でよい。まずA=Z+Nを紙の上に書き、問題文の数値をA・Z・Nへ分類しよう。電子数は別欄に置けば、質量数の式へ誤って混ぜることがなくなる。

✔️質量数は陽子数と中性子数の合計である
✔️電子数は質量数へ加えない
✔️質量数は粒子数なので整数で表す
✔️質量数そのものにgやuなどの単位を付けない
✔️中性子数は質量数−原子番号で逆算する

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質量数と原子番号の違い|陽子・中性子・電子の関係

原子核 20/陽子Z 55/中性子N 88/質量数A 原子全体 20/元素 55/電子e 88/電荷
原子番号は陽子数で元素を決め、質量数は陽子と中性子の合計を示す

📚 用語解説

原子番号:原子核にある陽子の個数。記号Zで表す。陽子数が変わると元素そのものが変わるため、同じ元素では原子番号が共通する。中性原子では電子数もZに等しい。

原子番号Zは陽子数そのものです。陽子が1個なら水素、6個なら炭素、8個なら酸素、11個ならナトリウムというように、陽子数が元素の種類を決めます。これに対して質量数Aは、その陽子に中性子を足した原子核全体の核子数です。同じ元素でも中性子数が違えば質量数は変わります。

項目原子番号Z質量数A中性子数N電子数e
何を数えるか陽子陽子+中性子中性子原子核外の電子
元素内で一定か一定同位体で変化同位体で変化イオンで変化
基本式Z=陽子数A=Z+NN=A−Z中性ならe=Z
数値の例Naは11Na-23は23Na-23は12Naは11、Na+は10

中性原子では、正電荷をもつ陽子と負電荷をもつ電子の個数が等しいため、電子数e=Zです。ただしイオンでは電子数だけが変わります。Na+は陽子11個のまま電子を1個失うので電子10個、Cl−は陽子17個のまま電子を1個受け取るので電子18個です。原子番号と質量数は変わりません。

問題文で「原子番号11、質量数23のNa原子」と与えられたら、陽子数は11、中性子数は23−11=12、中性原子の電子数は11です。Na+なら電子数だけ11−1=10になります。同じ計算を一列で処理せず、原子核の数と電子の数を分けて書くと符号ミスを防げます。

1
原子番号を読む:Zをそのまま陽子数へ入れ、元素を確定します。
2
質量数を読む:Aを確認し、原子核の核子総数として扱います。
3
中性子を引き算する:N=A−Zで中性子数を求めます。
4
最後に電子を処理する:中性かイオンかを見て電子数を決めます。

「陽子数=電子数」は中性原子だけで成り立つ関係です。一方、「原子番号=陽子数」は中性原子でもイオンでも成り立ちます。さらに「質量数=陽子数+中性子数」も電荷に左右されません。どの条件付き等式なのかを明示すると、イオンが出た途端に全ての数字を変える誤りを防げます。

オニ坊

Na+ではプラスが付くから陽子が12個になると思っていました。実際は陽子11個のまま、電子が1個減って10個になるだけで、Na-23なら質量数23も変わらないんですね。

菅澤

そうだ。元素名と原子番号は陽子数、同位体名と質量数は中性子を含む原子核、イオンの電荷は電子数に対応する。三つの情報を別々の軸として読むのがコツだ。

⚠️ 「陽子数=電子数」を無条件で使わない

中性原子なら陽子数と電子数は等しいですが、イオンでは異なります。まず原子番号から陽子数を決め、電荷を見て電子数だけを増減してください。質量数の式A=Z+Nには電荷を入れません。

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質量数の求め方は3ステップ|核種記号の読み方

元素記号の周囲に置く数値の位置 左上A 質量数 左下Z 原子番号 中央X 元素記号 右上q イオン電荷
核種記号では左上が質量数、左下が原子番号、右上が電荷を表す

📚 用語解説

核種:原子番号(陽子数)と質量数(核子数)を指定して区別した原子の種類。同じ元素でも質量数が異なれば別の核種として扱う。核種記号は一般に左上へA、左下へZを書く。

IUPACの表記では、元素記号Xの左上に質量数A、左下に原子番号Zを書きます。文字だけで表せば「AZX」です。たとえば2311Naなら、質量数23、原子番号11のナトリウムを表します。右上に+や2−があれば、それはイオンの電荷で、質量数ではありません。

左上の数値を質量数Aとして読む
→
左下の数値を原子番号Z=陽子数として読む
→
A−Zで中性子数Nを求める
→
右上の電荷を見て電子数だけを調整する
核種・イオン質量数A陽子数Z中性子数N電子数
11H1101
126C12666
2311Na23111211
2311Na+23111210
3717Cl−37172018

求め方は、①質量数Aと原子番号Zを記号の位置から読む、②陽子数はZとする、③中性子数はN=A−Zで求める、の3ステップです。電子数まで問われたときだけ4番目として電荷を処理します。陽イオンの電荷が+qなら電子数はZ−q、陰イオンの電荷の大きさがqなら電子数はZ+qです。

2713Al3+を例にすると、A=27、Z=13なので、陽子13個、中性子27−13=14個です。3+は電子を3個失った意味なので、電子は13−3=10個です。3という電荷を中性子数から引いたり、質量数へ足したりしないでください。

核種記号に原子番号が省略され、14Cや炭素14のように質量数だけ示される場合もあります。そのときは周期表から炭素の原子番号6を確認し、中性子数を14−6=8と求めます。元素記号が分かれば原子番号は一意に決まるため、左下のZは省略できるからです。

オニ坊

左上・左下・右上の位置に意味があるんですね。2311Na+なら、23は質量数、11は陽子数、+は電子が1個少ない情報として別々に読めます。

菅澤

位置を言葉に直してから計算すれば安定する。左上A、左下Z、右上電荷と毎回読み上げ、原子核の引き算を終えてから電子数へ進もう。

💡 核種記号は位置ごとにメモする

記号を見たら余白へ「A=、Z=、N=、e=」の4欄を作ります。左上と左下を先に転記し、N=A−Z、最後に電荷からeを求める順番を固定してください。

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質量数の計算例|水素・炭素・ナトリウム・塩素

陽子数と中性子数の合計 水素1 1質量数/p1+n0 炭素12 12質量数/p6+n6 ナトリウム23 23質量数/p11+n12 塩素35 35質量数/p17+n18 塩素37 37質量数/p17+n20
元素が同じでも中性子数が違えば質量数が変わる

最も簡単な例は11Hです。陽子1個、中性子0個なので、質量数は1+0=1です。中性子数が0でも、質量数は陽子数を含むため1になります。「中性子がないから質量数0」としないようにしてください。

126Cは陽子6個、中性子12−6=6個です。136Cなら陽子6個は同じで、中性子は13−6=7個です。両方とも炭素であるのは原子番号6が共通するからで、質量数が12と13で異なるのは中性子数が違うからです。

核種原子番号Z陽子数中性子数A−Z質量数A
水素11101
炭素1266612
炭素1366713
ナトリウム2311111223
塩素3517171835
塩素3717172037

ナトリウム23は原子番号11なので陽子11個、中性子23−11=12個です。これがNa+になっても、陽子と中性子は変化しないため質量数は23のままです。変化するのは電子数で、中性原子の11個から1個減って10個になります。

NISTの塩素データには、原子番号17の塩素35と塩素37が別々の同位体として掲載されています。塩素35は中性子35−17=18個、塩素37は37−17=20個です。原子番号はどちらも17なので元素は塩素のままですが、中性子が2個多い塩素37の質量数は2大きくなります。

与えられ方が違ってもA=Z+Nへ戻す

問題は「陽子11個、中性子12個の原子」「原子番号11、質量数23の原子」「Na-23」のように異なる言い方をします。最初の問題ではA=11+12=23、二つ目ではN=23−11=12、三つ目では周期表からZ=11を補ってN=12です。表現が変わっても使う関係はA=Z+Nの一つです。

不可能な組合せを検算で見抜く

質量数は陽子数と中性子数の合計なので、質量数Aが原子番号Zより小さくなることはありません。たとえば「原子番号17、質量数15」と読むとN=15−17=−2になり、通常の核種として不可能です。負の中性子数が出たら、左上と左下の読み違い、引き算の向き、問題文の転記を見直します。

オニ坊

塩素35と塩素37は陽子17個が共通で、中性子だけ18個と20個に変わるんですね。同じ元素かどうかは原子番号、どの同位体かは質量数を見ると判断できます。

菅澤

そのとおり。計算後はNが0以上の整数か、AがZ以上か、A=Z+Nへ戻して一致するかを確認しよう。短い計算ほど、この3点検算を習慣にすると取りこぼしが減る。

✔️A=Z+Nへ数値を戻して一致するか
✔️中性子数Nが負になっていないか
✔️同じ元素の例では原子番号Zが共通しているか
✔️イオンの電荷を質量数へ混ぜていないか
✔️電子数を求めるのは原子核の計算が終わった後か

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質量数と同位体の関係|同じ元素で何が違う?

原子番号Z→ 質量数A→ 炭素の軽い核種 塩素の軽い核種 炭素の重い核種 塩素の重い核種 炭素12 Z6・N6 炭素13 Z6・N7 塩素35 Z17・N18 塩素37 Z17・N20
同じ縦列で原子番号が等しく、質量数が異なる組合せが同位体になる

📚 用語解説

同位体:原子番号が同じで、質量数が異なる核種どうし。陽子数が同じなので同じ元素に属し、中性子数が異なるため質量数が変わる。英語ではisotopeという。

IUPACは、同じ原子番号をもち、異なる質量数をもつ核種を同位体と定義しています。炭素12、炭素13、炭素14はすべて原子番号6で陽子6個ですが、中性子数がそれぞれ6、7、8個です。陽子数が同じため化学元素としてはすべて炭素であり、中性子数の違いが質量数へ現れます。

組合せ原子番号質量数関係理由
炭素12と炭素13どちらも612と13同位体同じZ・異なるA
塩素35と塩素37どちらも1735と37同位体同じZ・異なるA
炭素12と窒素146と712と14同位体でない原子番号が異なる
炭素14と窒素146と7どちらも14同位体でない質量数だけ同じ

同位体を判定するときは、質量数の差だけを見ないでください。第一条件は原子番号が同じこと、第二条件は質量数が異なることです。炭素14と窒素14は質量数が同じでも、原子番号が6と7で異なるので同位体ではありません。原子番号が違えば、そもそも別の元素です。

同位体と同素体も混同されます。同位体は原子核の中性子数が異なる核種の関係です。同素体は同じ元素だけからできていても、原子の結び付き方や構造が異なる単体の関係です。炭素のダイヤモンドと黒鉛は同素体であり、炭素12と炭素13は同位体です。詳しい比較は同位体と同素体の違いでも確認できます。

化学反応では主に電子の組み替えが起こるため、通常の化学変化で原子核の陽子数・中性子数は変化せず、質量数も保たれます。一方、原子核そのものが変わる核反応や放射性崩壊では、別の核種へ変わり、質量数や原子番号が変化する場合があります。化学反応と核反応を分けることが「質量数は変わるのか」という疑問への答えになります。

オニ坊

同位体は「質量数が違う原子」だけでは不十分で、原子番号が同じという条件が先に必要なんですね。炭素14と窒素14は質量数が同じでも別元素なので、同位体ではないと分かりました。

菅澤

判定はZを先、Aを後に比べよう。同じZなら同じ元素、その上でAが違えば同位体だ。同素体は原子核ではなく単体の構造の違いなので、比較する階層そのものが異なる。

同位体の判定手順

①原子番号Zが同じか確認する。違えば別元素で終了。②Zが同じなら質量数Aを比べる。Aが異なれば同位体、Aも同じなら同じ核種です。

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質量数・原子量・原子質量の違い|単位と小数の理由

粒子数の分類 ← 着目点 → 質量の大きさ 核子の個数 質量の尺度 質量数A 原子量
質量数は核子の個数、原子質量・相対原子質量は原子の質量を表す別の量

📚 用語解説

原子質量:基底状態にある原子1個の静止質量。IUPACによれば統一原子質量単位uが一般に使われる。質量数は核子の個数であり、原子質量そのものではない。

📚 用語解説

相対原子質量・原子量:炭素12原子の質量の12分の1を基準にした相対的な値。特定の同位体の相対原子質量と、天然の同位体組成を反映した元素の原子量を区別する。高校化学で使う原子量は単位を付けない。

質量数、原子質量、相対原子質量、元素の原子量は名前が似ていますが、同じ数字ではありません。質量数は陽子と中性子の個数を足した整数です。原子質量は原子1個の実際の質量で、uなどの単位を使います。相対原子質量は基準に対する比であり、核子の結合エネルギーなどの影響により、質量数と厳密に同じ値になるとは限りません。

用語意味値の形単位塩素の例
質量数陽子数+中性子数整数なし35、37
原子質量原子1個の静止質量小数になり得るuなど同位体ごとに異なる
同位体の相対原子質量基準に対する質量比小数になり得るなし約34.97、約36.97
元素の原子量同位体を組成に応じ平均小数になり得るなしおよそ35.45

NISTの塩素データでは、塩素35の質量数は35ですが相対原子質量は約34.9689、塩素37の質量数は37ですが相対原子質量は約36.9659です。また標準原子量は35.446〜35.457の範囲で示されています。つまり「質量数35」「同位体の相対原子質量約34.97」「元素の原子量約35.45」は、それぞれ意味の違う値です。

周期表の塩素に35.45前後の小数が載っていても、「塩素原子1個の質量数が35.45」という意味ではありません。個々の塩素原子は塩素35や塩素37など特定の核種であり、質量数は整数です。周期表の原子量は、試料中に存在する同位体の相対原子質量を組成に応じて平均した値です。

原子量の求め方や分子量とのつながりを復習する場合は、既存記事の原子量とは?求め方・単位・分子量との違いを参照してください。本記事では「質量数は核子数の整数」「原子量は質量を表す相対値」と分けられれば十分です。

オニ坊

周期表の塩素35.45を質量数だと思って、小数でもよいと考えていました。35と37は個々の同位体の質量数で、35.45前後は同位体を反映した元素の原子量なんですね。

菅澤

そうだ。質量数は数え上げ、原子量は質量の尺度だ。答案では「整数か」「単位はあるか」だけで判断せず、何を定義した量なのかまで一文で説明できるようにしよう。

⚠️ 周期表の小数を質量数として使わない

周期表に載る原子量を四捨五入して質量数を決めることはできません。同じ元素に複数の同位体があるため、核種が指定されない限り一つの質量数へ確定できないからです。

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質量数でよくある疑問|電子・単位・変化を整理

質量数の疑問を判定 電子を含む? 含まない 単位はある? 付けない 小数になる? 整数だけ イオンで変化? 変わらない 核反応で変化? 変わる場合あり
質量数の定義を原子核の核子数へ戻すと、よくある疑問を一貫して判断できる

疑問1:なぜ電子を質量数に含めないのか

答えは、質量数が原子核内の核子、すなわち陽子と中性子の総数として定義されているからです。電子にも質量はありますが、「軽いから近似的に無視する」という説明だけでは定義を外します。質量数は実測質量の丸めではなく、原子核にある陽子と中性子を数える分類番号です。

電子を含めないため、同じ核種の中性原子とイオンは同じ質量数をもちます。23Na、23Na+、23Na−を仮に比べれば、電子数は変わっても原子核が同じ限り質量数はすべて23です。電荷と質量数を独立に書く核種記号の配置も、この違いを表しています。

疑問2:質量数に単位はあるのか

質量数には単位を付けません。陽子と中性子が合計何個あるかを示す数だからです。「炭素12の質量数は12」「中性子数は6個」のように表します。原子質量を表すu、試料の質量を表すg、モル質量を表すg/molは、それぞれ別の量に付く単位です。

疑問3:質量数は小数や負の数になるのか

質量数は核子の個数なので0以上の整数であり、小数や負の数にはなりません。周期表に小数の原子量が載ることと混同しないでください。計算で12.5や−2が出た場合は、平均原子量を使った、AとZを逆にした、引き算の向きを誤ったなどの可能性を見直します。

疑問4:質量数は化学変化やイオン化で変わるのか

通常の化学反応やイオン化では主に電子が移動・共有され、原子核は変わりません。そのため質量数は変化しません。一方、放射性崩壊や核反応は原子核そのものが変化する現象なので、反応の種類によって質量数または原子番号が変わる場合があります。

場面主に変わるもの質量数原子番号電子数
中性原子→陽イオン電子が減る不変不変減る
中性原子→陰イオン電子が増える不変不変増える
化学反応電子配置・結合各原子で不変不変配置が変化
同位体の違い中性子数異なる同じ中性ならZと同じ
核反応・放射性崩壊原子核変化する場合あり変化する場合あり別途調整

疑問に迷ったら、「いま変化したのは原子核か、電子か」を判定します。電子だけの変化ならAとZは不変です。中性子数だけが違うなら同じ元素の同位体です。陽子数が変われば原子番号が変わり、別の元素になります。この判定軸は、暗記する答えを一つずつ増やすより再利用できます。

オニ坊

電子を入れないのは「軽いから」だけでなく、そもそも質量数が原子核内の核子数として定義されているからなんですね。だからイオンになって電子数が変わってもAは同じです。

菅澤

その説明ならどの問題にも通用する。単位、小数、イオン化で迷ったら、質量数は「核子の個数」という定義へ戻り、原子核に変化があったかを確認しよう。

迷ったときの一文

質量数は原子核内の陽子と中性子の個数の合計である。この一文から、電子を含まない、単位なし、整数、通常のイオン化では不変、という結論を導けます。

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周期表と質量数の使い方|核種を正しく特定する

STEP1 元素を確認 記号から原子番号Zを得る STEP2 核種を確認 質量数Aの指定を探す STEP3 中性子を計算 N=A−Zを使う STEP4 電荷を処理 電子数だけを調整する
周期表で原子番号を確認し、問題文の質量数と組み合わせて核種を読む

周期表から直接読める代表的な整数は原子番号です。原子番号は元素ごとに一つへ決まります。一方、質量数は同位体ごとに異なるため、通常の周期表にある原子量の小数だけから一意に決めることはできません。問題文、核種記号、同位体名のどこに質量数が指定されているかを探します。

たとえば問題に「炭素14」とあれば、14が質量数です。周期表から炭素の原子番号6を読み、中性子数は14−6=8と求めます。逆に「原子番号6の元素で中性子8個」とあれば、元素は炭素、質量数は6+8=14なので炭素14です。どちらの向きでもA=Z+Nを使います。

与えられた情報周期表で補う情報計算特定できること
炭素14CのZ=6N=14−6陽子6・中性子8
Na、N=12NaのZ=11A=11+12ナトリウム23
A=37、Z=17Z=17はClN=37−17塩素37・中性子20
Cl−、A=35ClのZ=17N=18、e=18塩素35の陰イオン
原子量35.45のみ同位体情報が必要一意に不可質量数は確定不能

元素名の後ろにハイフンで数字を書く「炭素-14」「塩素-37」という表し方でも、その数字は質量数です。化学式の右下にあるH2Oの2は1分子中の原子数であり、質量数ではありません。数字の位置や記号を見ずに、大きい数字をすべて質量数と判断しないことが重要です。

原子番号と質量数を求めた後は、電子配置やイオン形成へ接続できます。中性原子の電子数はZ、陽イオンでは正電荷の分だけ減り、陰イオンでは負電荷の大きさだけ増えます。ただし電子配置を考えている間も、原子核が変化しない限りAとZは固定です。答案の左側にA・Z・Nを残したまま電子配置を書くと、情報を混同しにくくなります。

文部科学省の高等学校学習指導要領解説では、化学基礎の「物質の構成粒子」で原子の構造、電子配置と周期表を扱うことが示されています。質量数だけを孤立して覚えず、原子核の数を確定してから電子配置と周期表へ進む学習順序が、後のイオン・化学結合にもつながります。

オニ坊

周期表の原子量を丸めて質量数にするのではなく、まず元素記号から原子番号を読み、質量数は核種記号や「炭素14」の指定から得るんですね。指定がなければ一つに決められません。

菅澤

正しい。周期表はZを補う道具、核種の指定はAを与える情報と役割を分けよう。AとZが揃えばNを計算でき、電荷があれば最後に電子数を決められる。

💡 周期表で丸めない

周期表の原子量を最も近い整数へ丸めても、特定の同位体の質量数が必ず得られるわけではありません。問題文で核種・同位体が指定されているかを必ず確認してください。

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質量数の練習問題|よくあるミスを解消する

応用 同位体・イオンを同時処理 計算 A=Z+Nを双方向に使う 読解 左上A・左下Z・右上電荷 定義 質量数は核子の総数
定義から記号読解、計算、同位体・イオンの応用へ段階的に練習する

よくあるミスは、①電子数まで質量数に加える、②AとZを逆に読む、③N=A−Zの引き算を逆にする、④イオンの電荷をAへ足し引きする、⑤周期表の原子量を質量数とみなす、⑥同位体の判定で原子番号を比べない、の6種類です。誤答を「計算ミス」と一括りにせず、どの型かを記録すると次の問題で確認する動作が決まります。

練習問題途中式答え確認点
1p=8、n=10の質量数A=8+1018電子は不要
2A=31、Z=15の中性子数N=31−1516AからZを引く
3炭素13のp・nZ=6、N=13−6p6・n7周期表でZを補う
4Na-23+のp・n・eZ=11、N=12、e=1011・12・10電荷は電子だけ
5A12/Z6とA14/Z6の関係Z同じ・A違う同位体Zを先に比較
6Clの原子量35.45からA同位体指定なし一意に不可平均と核種を区別

練習1〜3:A・Z・Nを双方向に計算する

練習1は陽子8個と中性子10個なのでA=8+10=18です。電子数が与えられていても質量数の式には使いません。練習2はA=31、Z=15なのでN=31−15=16です。練習3の炭素13は炭素の原子番号6を周期表から補い、陽子6個、中性子13−6=7個と求めます。

練習4:イオンは原子核と電子を分ける

ナトリウム23の一価陽イオンは、陽子数Z=11、中性子数N=23−11=12です。Na+は電子を1個失っているため電子数は11−1=10です。質量数23と原子番号11はイオン化で変化しません。答案を「原子核:p11・n12/核外:e10」と二段に分けると安全です。

練習5〜6:同位体と原子量を区別する

A=12・Z=6の核種とA=14・Z=6の核種は、原子番号が同じで質量数が異なるため同位体です。練習6は、塩素の原子量35.45前後だけでは塩素35か塩素37かを特定できず、質量数は一意に決まりません。「計算できない」のではなく「核種を決める情報が不足している」が答えです。

誤答を読解・計算・用語・電荷の4分類へ入れる
→
同じ原因を狙う類題を当日2題解き直す
→
翌日にA・Z・Nの欄を自力で再現する
→
1週間後に同位体とイオンの混合問題で確認する

学習記録には正誤だけでなく、「AとZを正しい位置から読んだか」「N=A−Zを書いたか」「電荷を電子数だけに反映したか」「同位体判定でZを先に比べたか」の4欄を作ってください。同じ不正解でも原因が違えば、次に解くべき問題も異なります。

質量数の後に原子量・分子量・molまでつなげたい場合は、物質量とモルの計算公式も使い、「核種を区別する質量数」と「物質量計算に使う原子量・モル質量」を切り替える練習をしてください。似た言葉を別々に暗記するより、どの粒子・どの量を表すかで分類する方が定着します。

オニ坊

間違いを全部計算ミスにせず、記号の位置、引き算、同位体の条件、イオンの電荷、原子量との混同に分けるんですね。原因が分かれば次に確認する欄も決められます。

菅澤

そこが定着の分かれ目だ。質量数は式が短いからこそ、読み方の癖を放置すると電子配置や原子量の問題でも繰り返す。当日・翌日・1週間後の3回で同じ判断手順を再現しよう。

✔️質量数Aを左上、原子番号Zを左下から読んだか
✔️陽子数はZ、中性子数はA−Zとしたか
✔️質量数へ電子数やイオンの電荷を混ぜていないか
✔️同位体は「同じZ・異なるA」で判定したか
✔️周期表の原子量を質量数と取り違えていないか
✔️答えのA・Z・Nが0以上の整数になっているか
✔️最後にA=Z+Nへ戻して検算したか

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大学受験化学は「普通の対策」では受からない

結論から言います。質量数の公式A=Z+Nを一度覚え、試験前にまとめて演習するだけの「普通の対策」では、大学受験化学で安定して得点し、志望校に受かるのは厳しいです。公式を言えることと、核種記号、同位体、イオン、原子量の違いを初見問題で正しく切り分けることは別の能力だからです。

この記事だけでも、確認点は陽子・中性子・電子、A・Z・N、核種記号の数字の位置、同位体の条件、イオンの電荷、質量数と原子量の違い、化学反応と核反応まで広がりました。しかも誤答原因は、生徒ごとに「電子を足す」「AとZを逆に読む」「電荷を中性子へ反映する」「原子量を丸める」など異なります。解説を1回聞くだけでは、翌日の確認動作と反復量は変わりません。

オニ坊

授業ではA=Z+Nを理解できたのに、模試でイオン記号や原子量が一緒に出ると数字を混ぜます。参考書を読み直すか、同じ解説動画をもう一度見れば解決すると思っていました。

菅澤

教材を増やす前に、毎日どの誤答を何題直し、いつ確認テストをするかが決まっているかを見よう。独学、映像授業やアプリ、集団授業、一般的な個別指導には、原子構造の判断を定着させる上でそれぞれ限界がある。順に消去すると必要な仕組みが見える。

従来塾の3つの限界

①授業で情報を得ても行動が変わらなければ成績は上がらない ②全員同じ指導は偏差値50に収束する ③週1回の指導では変化が遅い(出典:鬼管理専門塾「鬼管理」とは)

独学・参考書のみでは自分の読み違いを特定しにくい

独学や参考書でも、質量数の定義と標準例題は学べます。しかし自分が、左上と左下を逆にする癖、電子数を質量数へ足す癖、周期表の原子量を丸める癖のどれを持つかを客観的に集計し、翌日の課題へ反映するのは簡単ではありません。情報を得ても日々の行動が変わらなければ限界①、解き直し日を本人任せにすれば限界③が残ります。

映像授業・アプリだけでは答案ごとの誤りを追跡できない

映像授業やアプリは、原子模型や同位体を視覚的に理解する助けになります。一方、動画を見終えたことと、3717Cl−から陽子・中性子・電子を自力で分けられることは同じではありません。標準化された解説は、個人固有の読解ミスを毎日追跡し、次の日の問題数へ反映するわけではないため、限界①と②が残ります。

集団授業の大手予備校では個人別の反復量になりにくい

集団授業の大手予備校は、原子構造から物質量まで体系的に教えます。しかし授業はクラス全体の進度で進むため、ある生徒にはA・Z・Nの基本演習が多すぎ、別の生徒には同位体とイオンの混合演習が不足します。全員同じ課題では個人の誤答分布に合わせにくく限界②に、授業外の解き直しを本人へ委ねれば限界①と③に当たります。

一般的な個別指導塾でも週1回では修正が遅い

一般的な個別指導塾は質問しやすくても、指導や面談が週1回だけなら、月曜日に起きた「Na+のプラスを陽子へ足す」という誤りを次の授業まで繰り返す可能性があります。その誤りが電子配置、イオン結合、物質量へ広がれば修正量は増えます。確認の間隔が長ければ限界③を超えられず、課題が定型なら限界②も残ります。

原子構造対策で残る選択は? 独学/参考書 誤答と復習日を自己管理 映像/アプリ 個別答案を毎日追跡しない 集団授業 個人別の反復量にならない 一般的な個別 週1では修正が遅い 鬼管理専門塾 日次・週次で個別管理
4つの選択肢を3つの限界で検証すると、毎日の答案まで管理する仕組みが残る

したがって必要なのは、質量数の説明をもう一度聞くことだけではありません。生徒ごとの誤答を基に、その日に解く核種記号・同位体・イオン・原子量の問題数を決め、毎日の実行を確認し、毎週のテストで定着を測って計画を修正する仕組みです。独学・映像授業・集団授業・一般的な個別指導を消去法で外すと、この条件を一体で満たす選択肢は、だから鬼管理専門塾しかない、という結論になります。

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鬼管理専門塾の特徴

鬼管理専門塾は、授業を受けた時間ではなく、志望校合格に必要な勉強を毎日実行し、定着まで確認できたかを管理します。質量数のように、短い公式から核種記号・同位体・電子配置へ判断が連鎖する単元へ、公式サイトで確認できる次の6つの特徴を接続します。

相談 ❻ LINE質問・無料説明会・資料請求 コース ❺ 大学受験から高校受験まで対応 講師 ❹ 採用率0.6%の専属講師陣 管理 ❶❷❸ 日次指示・個別計画・確認テスト
鬼管理専門塾の固定6特徴を、毎日の学習管理から相談窓口まで4層で整理
❶1日単位の数値化した学習指示

「今日やるべきこと」を英単語○語・問題○題のように数値で指示する

❷生徒ごとの個別行動プラン

得点データをもとに、専属講師が生徒ごとの行動プランを設計する

❸毎日・毎週の徹底管理と確認テスト

進捗を毎日確認し、毎週の確認テストで定着度を検証する

❹採用率0.6%の専属講師陣

厳格な基準で選考した専属講師陣。講師満足度アンケートは回答1,524件

❺大学受験〜英語資格まで専門コース展開

大学・学部特化、総合型選抜・推薦、英語資格、高校受験の専門コースを展開する

❻LINE質問対応+無料説明会・資料請求

LINEで質問でき、Zoomの無料説明会や資料請求で入会前に相談できる

❶ 1日単位の数値化した学習指示

鬼管理専門塾では、毎朝「今日やるべきこと」を数値で指示します。時間・場所・教材・目的まで具体化し、何をすべきかで迷う時間を減らします。

質量数なら、「核種記号の読解を5題、同位体判定を3題、イオンの電子数を4題、前日の誤答を2題」のように、その日に解く種類と数まで明確にします。何となく教科書を読む時間を、答案を作る具体的な行動へ変えます。

❷ 生徒ごとの個別行動プラン

全員に同じ課題を出すのではなく、現在の得点、得意・不得意、志望校の配点に合わせて、生徒ごとの行動プランを設計します。

同じ不正解でも、AとZを逆に読む生徒、電子数を混ぜる生徒、原子量を質量数と考える生徒では必要な課題が違います。答案と得点状況から原因を分け、原子構造・同位体・電子配置の比率を生徒ごとに変えた行動プランを設計します。

❸ 毎日・毎週の徹底管理と確認テスト

日々の進捗確認に加えて毎週の確認テストを行い、基準に届かなければ追加課題と計画修正を行って、遅れをその週のうちに戻します。

毎日の進捗で予定した問題を解けたかを確認し、毎週の確認テストで、初見の核種記号から陽子・中性子・電子を分けられるかを測ります。基準に届かなければ追加課題を出し、誤答分類を基に翌週の計画を修正します。

❹ 採用率0.6%の専属講師陣

講師は難関大学合格実績と独自審査を満たした人材から採用し、採用率は0.6%です。指導の質は講師満足度アンケート回答1,524件でも継続的に検証しています。

採用率0.6%の専属講師陣が、答えの数値だけでなく、どの位置の数字をどう読んだか、電荷がどの段階で混ざったかを具体的に切り分けます。講師満足度アンケート回答1,524件を公開している体制の下で、化学基礎から入試問題への接続を支援します。

❺ 大学受験〜英語資格まで専門コース展開

大学・学部特化の大学受験、総合型選抜・推薦、英検・TOEIC・TOEFL・IELTS・TEAPなどの英語資格、高校受験まで専門コースを展開しています。

大学・学部特化、総合型選抜・推薦、英語資格、高校受験の専門コースがあるため、高校初期の原子構造の基礎固めから、共通テストや個別試験での理論化学まで、現在地と志望校に合わせて学習計画へ位置付けられます。

❻ LINE質問対応+無料説明会・資料請求

授業がない日もLINEで質問でき、入会前にはZoomの無料説明会や資料請求を利用できます。生徒と保護者が指導内容を確認してから判断できます。

学習中に「電子を質量数へ入れるか」「原子量を丸めてよいか」「同位体の条件は何か」と迷ったときはLINEで質問できます。入会前はZoomで保護者同席もできる無料説明会や資料請求を利用し、現在の答案から必要な管理内容を相談できます。

鬼管理専門塾の大学受験コースには1カ月返金保証制度があります。対象と詳細条件は無料説明会で案内しています。まずは無料説明会で、質量数の公式そのものではなく、原子構造のどの判断段階で手が止まるのか、毎日の演習へどう落とし込むかを相談してください。指導の考え方は「鬼管理」とは、実際の成果は鬼管理専門塾の合格実績で確認できます。

質量数から理論化学へつなぐ毎日の学習計画を無料説明会で相談しませんか?

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まとめ|質量数はA=Z+Nで求める単位のない整数

原子番号Z 陽子数・元素を決める 中性子数N 同位体で変わる 質量数A A=Z+Nで核種を示す
原子番号と中性子数を分けて読み、質量数から核種を正しく特定する

質量数は、原子核に含まれる陽子と中性子の総数です。記号Aで表し、原子番号・陽子数Z、中性子数Nとの間にA=Z+Nの関係があります。質量数は核子の個数なので整数であり、単位は付けません。電子は原子核の外にあり、質量数の定義へ含めません。

✔️質量数A=陽子数Z+中性子数N
✔️原子番号Zは陽子数で、元素の種類を決める
✔️中性子数はN=A−Zで求める
✔️中性原子の電子数はZ、イオンでは電荷分だけ増減する
✔️同位体は原子番号が同じで質量数が異なる核種どうし
✔️質量数は整数・単位なし、原子量は質量を表す相対値
✔️周期表の原子量を丸めて質量数にしない
✔️通常の化学反応・イオン化では質量数は変わらない

核種記号を見たら、左上A、左下Z、右上電荷と位置ごとに読み、A・Z・N・電子数の4欄へ分けてください。原子核の計算を終えてから電子数を処理し、最後にA=Z+Nへ戻して検算します。この順番を固定すれば、同位体、電子配置、イオン、原子量の問題へ進んでも数字を混同しにくくなります。

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よくある質問

質問の種類確認するポイント
定義・求め方Q1〜Q2
電子・単位Q3〜Q4
似た用語Q5〜Q6
同位体・イオンQ7〜Q8
FAQで確認する内容を、定義から応用まで順に配置 定義 A=Z+N 記号 A・Z・N・電子 用語 原子番号・原子量 応用 同位体・イオン
疑問を定義・記号・似た用語・応用の順で解消するFAQマップ

Q. 質量数とは何ですか?

A. 原子核に含まれる陽子と中性子の総数です。記号Aで表し、A=Z+N(Zは陽子数、Nは中性子数)の関係があります。

Q. 質量数の求め方は?

A. 陽子数と中性子数が分かるなら足してA=Z+N、質量数と原子番号が分かるなら引いてN=A−Zとします。

Q. 質量数に電子数を含めますか?

A. 含めません。質量数は原子核内の陽子と中性子を数えた値です。電子数が変わるイオン化でも、原子核が同じなら質量数は変わりません。

Q. 質量数に単位はありますか?

A. ありません。核子が合計何個あるかを表す整数です。原子質量に使うuや試料の質量に使うgとは別の量です。

Q. 質量数と原子番号の違いは何ですか?

A. 原子番号Zは陽子数だけを表して元素を決めます。質量数Aは陽子数と中性子数の合計で、同じ元素でも同位体によって異なります。

Q. 質量数と原子量の違いは何ですか?

A. 質量数は特定の核種にある核子の個数で整数です。原子量は原子の質量を相対的に表す値で、元素では同位体組成を反映するため小数になり得ます。

Q. 同位体と質量数はどう関係しますか?

A. 同位体は原子番号が同じで質量数が異なる核種どうしです。陽子数は同じで、中性子数が違うため質量数が変わります。

Q. イオンになると質量数は変わりますか?

A. 通常は変わりません。イオン化で増減するのは電子であり、質量数を構成する陽子と中性子は変化しないからです。

菅澤孝平

本記事監修者 菅澤孝平

シンゲキ株式会社 代表取締役社長
「鬼管理」をコンセプトとした「鬼管理専門塾」を運営。大学受験・高校受験・英検指導・総合型選抜に幅広く展開しており、日本全国に受講生が存在している。

出演番組:カンニング竹山のイチバン研究所・ええじゃないかBiz
CM放送:テレビ東京など全国15局に放映

この記事を書いた人

Claude Code