탄소의 평균 원자량은 얼마인가요?

탄소 역시 대부분의 다른 원소와 마찬가지로 자연적으로 여러 동위원소 형태로 존재한다. 동위원소는 원자 번호가 동일하지만 중성자 수가 다른 원자의 종류를 말한다. 가장 흔한 탄소 동위원소는 6개의 양성자와 6개의 중성자를 가진 탄소-12이다. 탄소-12는 자연에 존재하는 탄소 동위원소 중 약 98.9%를 차지한다. 또한 탄소-13과 탄소-14와 같은 다른 동위원소도 존재하며, 각각 1개와 2개의 중성자가 더 있다. 탄소-13은 자연에 존재하는 탄소의 약 1.1%, 탄소-14는 극히 미량 존재한다.

원자량은 특정 원소의 원자 한 개의 평균 질량을 나타내는 값으로, 원자 질량 단위(u)로 표시된다. 1u는 탄소-12 원자 질량의 1/12이다. 탄소의 평균 원자량은 자연에 존재하는 각 동위원소의 원자량과 존재 비율을 고려하여 계산된다. 즉, 탄소의 평균 원자량은 다음 식으로 계산된다.

평균 원자량 = (동위원소 1의 원자량 × 동위원소 1의 존재 비율) + (동위원소 2의 원자량 × 동위원소 2의 존재 비율) + …

탄소의 경우, 평균 원자량은 다음과 같다.

평균 원자량 = (12.0000u × 0.9893) + (13.0034u × 0.0107) = 12.0107u

따라서 탄소의 평균 원자량은 12.0107u이다. 이 값은 괄호 안의 숫자(8)가 마지막 자릿수의 불확실성을 나타내는 표준 원자량이다. 이러한 불확실성은 자연에 존재하는 탄소 동위원소의 존재 비율에 대한 측정 오차에 기인한다.