동위원소와 평균 원자량

Isotopes & Atomic Mass

동위원소는 양성자 수는 같아 같은 원소이지만 중성자 수가 달라 질량수가 달라요. 자연에는 동위원소가 일정 비율로 섞여 있고, 평균 원자량은 각 질량수를 존재비로 가중평균한 값이에요. 존재비가 큰 동위원소 쪽으로 평균이 치우치므로 단순 중간값이 아니에요. 이 페이지에서는 존재비 슬라이더를 움직여 평균 원자량이 어떻게 바뀌는지 직접 확인해 봐요.

같은 원소인데 무게가 다르다

가벼운 동위원소 존재비 (%)75 %

👀 눈으로 보자

①동위원소는 양성자 수가 같아 같은 원소이지만 중성자 수가 달라 질량수가 다르다

②자연에는 동위원소가 일정 비율로 섞여 있다

③평균 원자량은 각 질량수를 존재비로 가중평균한 값이다

동위원소란

동위원소

양성자 수 같음, 중성자 수 다름 ⇒ 질량수 다름

화학적 성질은 같고(전자 배치 동일) 질량만 다르다

평균 원자량

평균 = Σ (질량수 × 존재비)

존재비는 소수(합 1) 또는 백분율(합 100%)로 가중평균

가중평균의 직관

⚖️ 많은 쪽으로 치우친다

①평균 원자량은 두 질량수의 단순 중간이 아니다

②존재비가 큰 동위원소 쪽으로 값이 치우친다

③그래서 염소의 평균 원자량(35.5)은 35에 더 가깝다

직접 구해 보자

예제 1

³⁵Cl이 75%, ³⁷Cl이 25% 존재할 때 염소의 평균 원자량을 구하시오.

각 질량수에 존재비(소수)를 곱해 더한다.

35 × 0.75 + 37 × 0.25

계산한다.

= 26.25 + 9.25 = 35.5

▸ 35.5

존재비가 큰 35 쪽으로 평균이 치우쳐 35.5가 된다.

예제 2

어떤 원소의 동위원소가 질량수 10(20%), 질량수 11(80%)로 존재할 때 평균 원자량을 구하시오.

가중평균을 세운다.

10 × 0.2 + 11 × 0.8

계산한다.

= 2 + 8.8 = 10.8

▸ 10.8

존재비가 큰 11 쪽으로 치우쳐 10.8: 중간값 10.5보다 크다.

총정리

핵심 정리

평균 원자량 = Σ (질량수 × 존재비)

동위원소는 질량수만 다르고, 평균은 존재비 가중평균

2020 수능 과학탐구(화학Ⅰ) 유형 변형

구리의 동위원소 ⁶³Cu가 70%, ⁶⁵Cu가 30% 존재할 때 평균 원자량은?

①63

②63.6

③64

④64.4

⑤65

▸ ② 63.6

가중평균을 세운다.

63 × 0.7 + 65 × 0.3

계산한다.

= 44.1 + 19.5 = 63.6

🎯 시험 포인트

①동위원소: 양성자 같음·중성자(질량수) 다름

②화학적 성질은 동일

③평균 원자량 = Σ(질량수×존재비)

④존재비 큰 쪽으로 치우침

⑤백분율은 소수로 바꿔(÷100) 계산