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原子とは

原子とはボクたちの身の周りの物すべてを構成しているちっこくて丸いツブのことである。

ボクたち人間も、飼っているペットも、いまいじっているパソコンやスマホも、全部こいつからできている。

また、現在確認されてる原子の種類は118種類で、そのうち自然界を構成しているのは92種類である。

ちなみに、原子にはそれぞれ番号がつけられていて、その番号を原子番号ということは覚えておこう。


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原子核・電子

では次に、原子の中身を詳しく見ていくことにしよう。

下の図全体が原子を表している。つまり、赤いマル、青いマルを合わせて原子という。(黒い線は青いマルが赤いマルの周りをグルグル回ってることを表している。)

色のついたマルにはそれぞれ名前がついており、赤いマルは原子核、青いマルは電子という。電子は原子核の周りをひたすら回っている。

では次に、「原子核」の中身を詳しくみていく。

陽子・中性子

まず覚えてほしいのは、「原子核は陽子中性子から成り立っている」ということ。

オレンジが陽子、緑が中性子を表している。

ここで、これまでに説明した原子番号、電子、陽子、中性子について、覚えておいてほしい関係式がある。

原子番号と陽子の数は等しく、陽子と電子の数も等しい。また、陽子と中性子の数を足すと質量数になる。

質量数という言葉は初めてのせたが、書いてある通り、陽子の数と中性子の数を足したものとして覚えておこう。

最後に、もうひとつポイントがある。
それは、陽子はプラスの電荷、電子はマイナスの電荷を帯びているということである。「電荷を帯びてる」というのは最初のうちは「電気をもってる」と解釈してもらって問題ない。

ちなみに中性子は電荷を帯びていない

プラスの知識1

ヘリウム(原子番号2)以降の原子は陽子を複数個持つため、原子核に陽子しかない場合プラス同士の電気的な反発が起こる。これを避けるために中性子が存在している。

陽子と中性子は「中間子」と呼ばれる素粒子を素早く交換しながら結びついている。つまり、陽子が中間子を放出し、中性子がこれを受け取ると、陽子は中性子に、中性子は陽子に変化する。これを繰り返すことで中間子によって陽子の正電荷が絶えず運び続けられる。結果、陽子と中間子の間には(陽子同士の反発を無力化するほどの)強い相互作用(=核力)が働くため原子核は安定して存在できる。

プラスの知識2

陽子、中性子、電子の重さは以下の通り。

質量(g) 質量比
陽子 1.673×10-24 1
中性子 1.675×10-24 1
電子 9.109×10-28 1/1840

 
電子の重さは陽子や中性子の重さと比べると無視できるほど小さい。これが原子の質量を比較する際に用いられる“質量数”に電子の数が含まれない理由である。


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原子の表し方

原子の質量数と原子番号を書く位置には決まりがある。

「左上に質量数、左下に原子番号」である。

また、これを見て陽子の数・電子の数・中性子の数を言えるようにしておこう。

上に書いた公式より、

原子番号=陽子の数なので、陽子の数は6コ
陽子の数=電子の数なので、電子の数も6コ
陽子の数+中性子の数=質量数なので、中性子の数も6コ

だね。


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演習問題

問1

質量数12の炭素原子12Cの原子番号、陽子数、中性子数、電子数、質量数を答えなさい。

【問1】解答/解説:タップで表示

問2

質量数18の酸素原子18Oの原子番号、陽子数、中性子数、電子数を答えなさい。

【問2】解答/解説:タップで表示

問3

質量数21のネオン原子21Neの原子番号、陽子数、中性子数、電子数を答えなさい。

【問3】解答/解説:タップで表示

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Youtube講義


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