原子 番号 2 は 何。 原子の構造と原子番号と電子数および質量数

電子配置・電子殻・軌道を徹底解説!【化学選択者向け】│受験メモ

原子 番号 2 は 何

では、安定な原子核は限られているという話をしましたが、では、不安定な原子核は、いったいどうなってしまうのでしょうか。 第1章で安定な核の領域を示しましたが、それは、陽子の数と中性子の数が同じくらいの原子核です。 そこから外れるほど不安定になるのですが、あまりに大きく外れた、つまり陽子数と中性子数があまりに違いすぎる原子核は、そもそも存在することが困難です。 ある程度数が異なると (上図の水色の部分)、陽子が持つ電磁力 (すべてが同じプラスの電荷なので反発する力)が、原子核を結合させる強い力に勝ってしまって、原子核は分裂してしまいます。 それは核分裂と言って、原子力発電や核兵器で用いられますが、本サイトでは対象外とします。 ここでは、すこしだけ数が違う、つまり、すこしだけ修正すれば安定な状態になる原子核について、あつかうこととします。 その「すこしだけ修正」のひとつめの方法は、原子核の一部を放出することです。 放出のしかたにはいろいろあってもよさそうなのですが、じつはそうではなくて、ひととおりしかありません。 それは、陽子2つと中性子2つの塊、つまり ヘリウム4の原子核とおなじものを放出することです。 単純に考えれば、陽子が中性子に変わればよいのですが、それにはふたつの方法があります。 そして、ここから、まずは反電子ニュートリノだけを右辺に移します。 このサイトでは反粒子については説明しませんが、粒子は、左右の辺を移動するときに、粒子・反粒子の反転をします。 ちょうど数式の移項と同じです。 反粒子については、拙著『』に詳しく解説していますので、そちらをごらんください。 反電子ニュートリノだけを右辺に移します。 この反応を「 電子捕獲」と呼びます。 陽子はどこから電子をつかまえてくるのかというと、原子核の周りを回っている電子を、です。 これであれば、ひとつの原子の中で完結していますので、原子全体の電荷総量は保たれたまま、つまり原子は中性のままです。 この反応では、ニュートリノを放出してはいますが、ニュートリノは他の物質とほとんど反応しませんので、実際の観測では無視されます。 例としては、アルゴン37が塩素37へと変わる反応があります。 次に、左辺の電子も右辺に移しましょう。 左辺の電子も右辺に移すと、電子は符号が反転して陽電子となる。 これは、陽子が中性子になる際に、陽電子とニュートリノを放出することを意味しています。 原子核には、結合させるための強い力が働いていることはでお話ししましたが、力が働いているということはエネルギーが生じているわけで、そのエネルギーが過剰にあるときにも、原子核は不安定となります。 第1章では強い力をバネにたとえましたが、バネが必要以上に縮められると、そこに過剰なストレスがたまってしまいます。 それを安定させるには、バネの余分な縮みを伸ばし、ストレスを緩和してやればよいのです。 そのとき、バネにたくわえられたエネルギーが解放されることになります。 原子核では、その余分なエネルギーは、光(電磁波)として放出されます。 どれも原子核が安定するために「放射」するものです。 その正体は、それぞれ、ヘリウム4の原子核、電子 (または陽電子)、光、です。 どれもとても身近なもので、電子や原子核などは、われわれの身体の「もと」となる、いわばわれわれの身体そのものです。 にもかかわらず、一般に放射線が危険であるとされるのはなぜなのでしょうか。 私事で恐縮ですが、僕が10年以上前に行ったライブでの経験です。 それは数十組ものグループが出演するライブで、僕はそのとき、客席最前列で、それよりずっとあとに登場する、僕のおめあてのアーティストを待っていました。 ステージでは、当時とても人気のあったグループが歌っていました。 すると、突然、そのメンバーのひとりに向かって、僕の後方の客席から、携帯 (当時はガラケー)が投げつけられました。 そのメンバーは、頭だけ傾けてその携帯をかわしたあと、ふん、と鼻で嗤いました。 僕はそのグループにもそのメンバーにも興味はありませんでしたが、その瞬間だけは惚れてしまいそうになりました。 携帯、今ではスマートフォンは、われわれの日常生活に欠かせない、とても大切な機器で、これひとつであらゆることができる、まさに文明の利器ですが、このように勢いをつけて投げつければ、とても危険な凶器ともなりうるのです。 特にiPhoneのボディはアルミニウム合金の削りだしですしね。 電子も原子核も同じです。 われわれの身の回りのものの「もと」となるありふれた粒子も、大きな速度、言いかえれば大きなエネルギーを持てば、とても危険なものになるのです。 それが、放射線が危険な理由です。 ところで話は変わりますが、みなさんは、ノーベル物理学賞の記念すべき第1回受賞者の名前はご存じでしょうか。 子供のころから日本で暮らしている方であれば、きっと聞いたことがあるはずです。 ドイツの物理学者、ヴィルヘルム・コンラート・レントゲンです。 彼の受賞理由は、X線の発見です。 日本では、X線撮影のことを、レントゲン撮影、なんて呼ぶ人もいますね。 このX線も、放射線の一種です。 電子のような荷電粒子は、加速したり減速したり進路を変えたり、加速度が生ずる運動をするときには、自分のエネルギーを電磁波の形で放出します。 これが X線です。 中性子が他の放射線と大きく異なる点は、電荷を持っていないことです。 このことが、放射線が人体に与える影響や、放射線からの防護の面で、とても重要になってきます。 それについては、第3章から第6章にかけて、詳しくお話しします。 加速器という装置を使って、電子だけでなくいろんな粒子を加速して、人工的な放射線をつくりだすことは可能ですし、実際に世の中で広く活用されています。 不安定な原子核から出てくる放射線は、種類もエネルギーも決まっていますが、 加速器を使えば、望みの種類の粒子で望みのエネルギーの放射線をつくりだせます。 これについては、第9章でお話しします。 第2章まとめ.

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原子・分子

原子 番号 2 は 何

では、安定な原子核は限られているという話をしましたが、では、不安定な原子核は、いったいどうなってしまうのでしょうか。 第1章で安定な核の領域を示しましたが、それは、陽子の数と中性子の数が同じくらいの原子核です。 そこから外れるほど不安定になるのですが、あまりに大きく外れた、つまり陽子数と中性子数があまりに違いすぎる原子核は、そもそも存在することが困難です。 ある程度数が異なると (上図の水色の部分)、陽子が持つ電磁力 (すべてが同じプラスの電荷なので反発する力)が、原子核を結合させる強い力に勝ってしまって、原子核は分裂してしまいます。 それは核分裂と言って、原子力発電や核兵器で用いられますが、本サイトでは対象外とします。 ここでは、すこしだけ数が違う、つまり、すこしだけ修正すれば安定な状態になる原子核について、あつかうこととします。 その「すこしだけ修正」のひとつめの方法は、原子核の一部を放出することです。 放出のしかたにはいろいろあってもよさそうなのですが、じつはそうではなくて、ひととおりしかありません。 それは、陽子2つと中性子2つの塊、つまり ヘリウム4の原子核とおなじものを放出することです。 単純に考えれば、陽子が中性子に変わればよいのですが、それにはふたつの方法があります。 そして、ここから、まずは反電子ニュートリノだけを右辺に移します。 このサイトでは反粒子については説明しませんが、粒子は、左右の辺を移動するときに、粒子・反粒子の反転をします。 ちょうど数式の移項と同じです。 反粒子については、拙著『』に詳しく解説していますので、そちらをごらんください。 反電子ニュートリノだけを右辺に移します。 この反応を「 電子捕獲」と呼びます。 陽子はどこから電子をつかまえてくるのかというと、原子核の周りを回っている電子を、です。 これであれば、ひとつの原子の中で完結していますので、原子全体の電荷総量は保たれたまま、つまり原子は中性のままです。 この反応では、ニュートリノを放出してはいますが、ニュートリノは他の物質とほとんど反応しませんので、実際の観測では無視されます。 例としては、アルゴン37が塩素37へと変わる反応があります。 次に、左辺の電子も右辺に移しましょう。 左辺の電子も右辺に移すと、電子は符号が反転して陽電子となる。 これは、陽子が中性子になる際に、陽電子とニュートリノを放出することを意味しています。 原子核には、結合させるための強い力が働いていることはでお話ししましたが、力が働いているということはエネルギーが生じているわけで、そのエネルギーが過剰にあるときにも、原子核は不安定となります。 第1章では強い力をバネにたとえましたが、バネが必要以上に縮められると、そこに過剰なストレスがたまってしまいます。 それを安定させるには、バネの余分な縮みを伸ばし、ストレスを緩和してやればよいのです。 そのとき、バネにたくわえられたエネルギーが解放されることになります。 原子核では、その余分なエネルギーは、光(電磁波)として放出されます。 どれも原子核が安定するために「放射」するものです。 その正体は、それぞれ、ヘリウム4の原子核、電子 (または陽電子)、光、です。 どれもとても身近なもので、電子や原子核などは、われわれの身体の「もと」となる、いわばわれわれの身体そのものです。 にもかかわらず、一般に放射線が危険であるとされるのはなぜなのでしょうか。 私事で恐縮ですが、僕が10年以上前に行ったライブでの経験です。 それは数十組ものグループが出演するライブで、僕はそのとき、客席最前列で、それよりずっとあとに登場する、僕のおめあてのアーティストを待っていました。 ステージでは、当時とても人気のあったグループが歌っていました。 すると、突然、そのメンバーのひとりに向かって、僕の後方の客席から、携帯 (当時はガラケー)が投げつけられました。 そのメンバーは、頭だけ傾けてその携帯をかわしたあと、ふん、と鼻で嗤いました。 僕はそのグループにもそのメンバーにも興味はありませんでしたが、その瞬間だけは惚れてしまいそうになりました。 携帯、今ではスマートフォンは、われわれの日常生活に欠かせない、とても大切な機器で、これひとつであらゆることができる、まさに文明の利器ですが、このように勢いをつけて投げつければ、とても危険な凶器ともなりうるのです。 特にiPhoneのボディはアルミニウム合金の削りだしですしね。 電子も原子核も同じです。 われわれの身の回りのものの「もと」となるありふれた粒子も、大きな速度、言いかえれば大きなエネルギーを持てば、とても危険なものになるのです。 それが、放射線が危険な理由です。 ところで話は変わりますが、みなさんは、ノーベル物理学賞の記念すべき第1回受賞者の名前はご存じでしょうか。 子供のころから日本で暮らしている方であれば、きっと聞いたことがあるはずです。 ドイツの物理学者、ヴィルヘルム・コンラート・レントゲンです。 彼の受賞理由は、X線の発見です。 日本では、X線撮影のことを、レントゲン撮影、なんて呼ぶ人もいますね。 このX線も、放射線の一種です。 電子のような荷電粒子は、加速したり減速したり進路を変えたり、加速度が生ずる運動をするときには、自分のエネルギーを電磁波の形で放出します。 これが X線です。 中性子が他の放射線と大きく異なる点は、電荷を持っていないことです。 このことが、放射線が人体に与える影響や、放射線からの防護の面で、とても重要になってきます。 それについては、第3章から第6章にかけて、詳しくお話しします。 加速器という装置を使って、電子だけでなくいろんな粒子を加速して、人工的な放射線をつくりだすことは可能ですし、実際に世の中で広く活用されています。 不安定な原子核から出てくる放射線は、種類もエネルギーも決まっていますが、 加速器を使えば、望みの種類の粒子で望みのエネルギーの放射線をつくりだせます。 これについては、第9章でお話しします。 第2章まとめ.

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電子配置・電子殻・軌道を徹底解説!【化学選択者向け】│受験メモ

原子 番号 2 は 何

世の中のあらゆるものは、『 原子 げんし 』というとっても小さい粒々からできています。 私たち人間も、毎日食べているご飯も、机も、パソコンやスマホも、全部この原子が集まったものなんですよ。 自然界にあるものは、一体何からできているんだろう?という疑問は、科学者たちを悩ませてきました。 そして、原子というとても小さな粒々でできている、という結論が出たわけです。 すると今度は、「あらゆるものが原子でできているなら、原子は何でできているんだろう?」という疑問がわいてきたのですね。 大勢の科学者が、長い時間をかけて研究を重ね、色々な原子構造モデルを発表しました。 「原子は 陽子 ようし ・中性子 ちゅうせいし ・電子 でんし からできている」 という話は、学校で習ったり科学の本で読んだりして、知っている人も多いでしょう。 この原子構造が分かってから、実はまだ100年も経っていないんですよ。 そうそう、『 原子』と『 元素 げんそ 』はごっちゃになりやすいので気をつけましょうね。 『原子』は物質をつくっている小さな粒々のことで、「水素原子」とか「酸素原子」には実体があります。 『元素』は、原子の種類名のことなんですよ。 「水素原子」や「酸素原子」のように、「〇〇原子」の〇〇には原子の種類名が入りますね。 この〇〇が『元素』なんです。 それでは、科学者たちがようやく解き明かした「 原子の構造」について、詳しく見ていきましょう。 原子 原子の構造 原子の構造はこんなイメージなんです。 原子核はプラスの電荷 正電荷・せいでんか を持っていて、電子はマイナスの電荷 負電荷・ふでんか を持っているんですね。 さて、原子や原子核の大きさって想像がつきますか? 原子の大きさとは、電子が飛んでいる軌道の直径のことですよ。 一番小さい水素原子の直径は10 -10 mくらいで、原子核の直径は10 -15 mくらいだそうです。 大きさが10万倍くらい違いますね! 原子核が直径1 cmの円だとすると、原子は直径1 kmの円になります。 野球場が原子だとしたら、その中心に置いた米粒が原子核にあたるでしょうか。 原子の中って、スカスカなんですね。 次は、原子核の中を見ていきましょう。 原子核をつくる陽子と中性子 原子核は、陽子と中性子という2種類の粒子が集まってできています。 陽子:正電荷+ e [C]を持つ• 中性子:電荷を持たない中性の粒子 [C]は電気量の単位でクーロンと読みますよ。 陽子は正電荷を持っていますが、中性子は電荷を持っていません。 ですから、原子核 陽子+中性子 は正電荷を持っているわけですね。 陽子と中性子をまとめて、原子「核」をつくる粒「子」である 核子 かくし と言います。 原子核の中はこんなイメージです。 図2 原子核と陽子と中性子 陽子は正電荷を持っているのでした。 同じ正電荷を持っているなら、陽子が2個以上あると斥力 せきりょく という静電気力 せいでんきりょく が働いて、反発し合うはずですよね。 反発したら、原子核としてまとまっていられません。 どうして反発せずにくっついていられるのでしょう? それは、中性子のおかげで核子 陽子と中性子 の間に強い引力が働くからなんですよ。 この核子間に働いている引力を、 核力 かくりょく と言います。 さあ、原子をつくっている陽子・中性子・電子が出そろいました。 その関係をまとめておきましょう。 陽子と中性子と電子の関係 電子について、ちょっとつけ加えておきますよ。 つまり、原子の中で正電荷と負電荷が打ち消し合いますね。 ですから、 原子は電気的に中性になるわけです。 陽子と中性子はほぼ同じ質量です 陽子や中性子と比べて、無視できるくらいの質量なんですね。 陽子・中性子・電子の関係を表にまとめました。 1つ1つ区別できるようにそれぞれ番号がついていて、その番号を『 原子番号』と言うんですよ。 周期表でもおなじみですよね。 原子番号をどうやって決めているのか、知りたくありませんか? 原子番号と中性子数と質量数の関係 原子核の中にある陽子数は元素によって違うのです。 つまり、 陽子数が元素としての性質を決めているわけですね。 その陽子数を 原子番号と言い、 Z 数や番号を表すドイツ語Zahlに由来 で表します。 原子番号 Zの原子は Z個の陽子を持っています。 ですから、 原子核は Ze [C]の正電荷を持っているわけですね。 そして、 原子番号と同数の Z個の電子が原子核の周りをまわっています。 さらに、核子である陽子と中性子の数を合わせて 質量数と言い、 A 原子質量数を表すドイツ語Atommassenzahlに由来 で表します。 あれ、電子数が入っていませんよ。 電子の質量は、陽子や中性子に比べて無視できるくらい小さいのでしたね。 ですから、質量数に電子数は含まれないのです。 それから、 質量数に単位はありません! これも覚えておいてくださいね。 原子番号20までは覚えておいてくださいね。 では、原子番号2のヘリウムHeを使って、学んだことをまとめておきましょう。 さて、原子の構造について基本的な話をもう少ししておきますね。 原子番号は同じだけど質量数が違う、という兄弟のような存在がいるのです。 同位体 原子番号 陽子数 Zは同じでも質量数 Aが違う、という原子のお話をします。 質量数だけが違う、ってどういうことでしょう? 質量数 A=原子番号 Z+中性子数 Nですから、 中性子数 Nが違うのですね。 このような原子を 同位体 どういたい または アイソトープと言います。 例えば、水素Hの同位体を見てみましょうか。 天然には3つの同位体があるんですよ。 なので、同位体の関係にあるわけです。 また、同位体によって存在比が違っているんですよ。 普通の水素が一番多くて99. 9 %、重水素が0. 同位体の原子番号 陽子数 は同じですから、原子番号と同数の電子数も変わりません。 つまり、 電子配置が変わらないので、同位体の化学的性質は同じなんですよ。 化学的性質とは、電気陰性度 陰イオンへのなりやすさ やイオンの価数など電子数に関係する性質のことですね。 ちなみに、物理的性質とは質量とか融点、沸点、比重などで質量数が関係します。 ですから、同位体の物理的性質は違ってきます では、理解度チェックテストにチャレンジしましょう! 原子の構造理解度チェックテスト 【問1】 次の文章中の を埋めなさい。 ア は正電荷をもつ ウ と電荷を持たない エ からなる。 ア を構成する ウ と エ を合わせて オ と言う。 オ 同士を結びつける力を カ と言う。 また、 ウ の数と エ の数の和を ク と言う。 原子番号4の原子の ア は ケ の正電荷を持つ。 コ では イ 配置は同じなので、原子の サ は変わらない。 【解答】 1 原子番号6、陽子数6、中性子数6、電子数6、質量数12 2 原子番号6、陽子数6、中性子数7、電子数6、質量数13 3 原子番号8、陽子数8、中性子数10、電子数8、質量数18 4 原子番号17、陽子数17、中性子数18、電子数17、質量数35 【解説】 問題文に原子番号はのっていない。 原子番号20までは覚えておくこと。 1 炭素Cの原子番号は6なので、陽子数と電子数も同じ6になる。 質量数は12と与えられているので、中性子数は12-6=6となる。 2 炭素Cの同位体で質量数は13と与えられているので、中性子数は13-6=7となる。 3 酸素Oの原子番号は8なので、陽子数と電子数も同じ8になる。 質量数は18と与えられているので、中性子数は18-8=10となる。 4 塩素Clの原子番号は17なので、陽子数と電子数も同じ17になる。 質量数は35と与えられているので、中性子数は35-17=18となる。 まとめ 今回は、原子の構造についてお話しました。 原子の構造は、• 正電荷を持つ原子核と負電荷を持つ電荷でできている• 原子核は陽子と中性子からできており、まとめて核子と言う• 原子番号 Z、中性子数 N、質量数 Aの関係は、 A= Z+ N• 原子番号が同じで質量数が違う原子• 電子配置が変わらないので、原子の化学的性質は変わらない 次回は、放射線と放射能についてお話しますね。 へどうぞ。

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