I.

プロローグ

原子核中の陽子数をあらわし、元素の基本的な性質をしめす数値である。原子番号は、原子核の周囲に存在する電子の数とも同じである。記号としてはZがつかわれる。原子番号が同じ原子ならば、同一の元素ということになる。

II.

原子番号の実験的もとめ方

19世紀には原子量(原子の相対的な質量)のもっとも小さい水素を原子番号1として、順次、原子量の順に、2、3、4、5と番号をつけて原子番号としていた。1914年にイギリスの物理学者ヘンリー・モーズリーは、X線管をつかって陰極線をいろいろな元素に照射し、発生するX線の波長をしらべた。この結果、発生するX線の波長は、元素によってことなること、原子番号が大きくなるほど短くなることを発見した。これらの間には下にしめす式の関係がある(λは波長をあらわす)。

この関係をもとにして、未知の元素についても発生するX線の波長をしらべることにより、その元素の原子番号を正確にもとめることができるようになった。

III.

原子番号と原子量

原子番号の順序と原子量の順序はほぼ同じであるが、周期表上の3カ所(¹⁸Ar(アルゴン)と¹⁹K(カリウム)、²⁷Co(コバルト)と²⁸Ni(ニッケル)、⁵²Te(テルル)と⁵³I(ヨウ素))では逆転現象がおきている。これは、同位体の組成比にその原因がある。以下にしめすように、いずれも原子番号の小さな方の元素の同位体に質量数の大きなものが多く、逆に原子番号の大きな元素の同位体に質量数の小さなものが多くなっているためである。

¹⁸Arと¹⁹K
¹⁸Arの同位体存在比：　³⁶Ar 0.337%　³⁸Ar 0.063%　⁴⁰Ar 99.600%
¹⁹Kの同位体存在比：　³⁹K 93.2581%　⁴⁰K 0.0117%　⁴¹K 6.7302%


²⁷Coと²⁸Ni
²⁷Coの同位体存在比：　⁵⁹Co 100%
²⁸Niの同位体存在比：　⁵⁸Ni 68.27%　⁶⁰Ni 26.10%　⁶¹Ni 1.13%　⁶²Ni 3.59%　⁶⁴Ni 0.91%


⁵²Teと⁵³I
⁵²Teの同位体存在比：　¹²⁰Te 0.096%　¹²²Te 2.60%　¹²³Te 0.908%　¹²⁴Te 4.816%　¹²⁵Te 7.14%　¹²⁶Te 18.95%　¹²⁸Te 31.69%　¹³⁰Te 33.80%
⁵³Iの同位体存在比：　¹²⁷I 100%