原子、電子、中性子、陽子とは何ですか?

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著者: Randy Alexander
作成日: 24 4月 2021
更新日: 17 11月 2024
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【化学基礎】 物質の構成15 原子の構造 (11分)
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「分割できないもの」に大まかに翻訳するギリシャ語から派生した原子は、すべての物質の基本単位と広く考えられています。原子は、陽子、中性子、電子と呼ばれる亜原子粒子で構成され、前者の2つは原子の核に存在し、その質量のほとんどすべてを占め、電子は原子の端の軌道に閉じ込められています。天然に存在する原子の陽子の数は1〜92の範囲です。これらの異なる原子は元素に対応します。これらの元素は、さまざまな質量と、空間内の小さな構成粒子のユニークな配置により、異なる電気化学特性を持っています。

アトム

原子は非常に小さな粒子であり、特別な手段を除いてさらに分割することはできません。ジグソーパズルを構成するピースを考えてください。技術的には、これらを破壊することにより、小さな段ボールと紙の断片に分けることができますが、実際の目的では、これらの断片はジグソーパズルの基本的で不可分な要素です。

原子は陽子で構成され、陽電荷を帯びています。負の電荷を帯びた電子。そして、電荷を持たない中性子。したがって、通常の電気的に中性の原子では、陽子の数と電子の数は等しくなります。

電子の質量は実質的に無視できるため、原子の原子質量は、陽子の数と電子の数の和にほぼ等しくなります。

プロトン

陽子は、事実上、任意の原子の指標粒子です。原子が属する元素の正体を決定するのは、原子内の陽子の数です。つまり、2つの原子のプロトン数が異なる場合、それらは同じ元素ではありません。

元素の陽子の数によって原子番号Zが決まります。水素は最も軽い元素であり、1つの陽子(Z = 1)を持ちます。ウランは最も自然に発生する元素であり、92個のプロトン(Z = 92)を持っています。 1.00728原子質量単位(amu)の質量が割り当てられている各プロトンには、+ 1として指定された電荷があります。

原子は、水素原子の場合のように、核内に陽子だけで存在できます。ただし、少なくとも1つのプロトンが付随していない核は原子ではありません。

中性子

中性子のサイズは陽子に似ており、amuは1.00867で、原子核にも生息しています。通常、元素の最も安定した配置の原子内の中性子の数は、陽子の数よりも多く、この不均衡は原子番号が大きくなるにつれて大きくなります。たとえば、水素原子には陽子がありますが中性子はありませんが、ヘリウム原子にはそれぞれ2つあります。一方、スズは50個の陽子と69個の中性子を持ち、ウランはそれぞれ92個と146個あります。

原子内の陽子と中性子の数は、その質量数Mです。したがって、原子内の中性子の数は、その原子質量数からその原子番号、つまりM – Zです。

原子が中性子を獲得または失った場合、原子は同じ元素のままですが、その元素の同位体になります。さまざまな同位体は、その要素の略語の左上隅にMを追加することによって識別されます。例えば、 14Cは、通常の6個ではなく8個の中性子を持つ炭素の同位体(Z = 6)です。

電子

電子は小さく(0.000549 amu)、負に帯電した粒子であり、太陽を周回する惑星のように、原子核を構成する陽子と中性子を周回すると説明されています。しかし、これはせいぜい大まかな説明に過ぎません。量子物理学の進歩により、電子が「ジャンプ」する可能性のある核についての離散軌道の概念が生まれたからです。これらの軌道は異なる電磁エネルギーレベルに対応し、s、p、d、fなどの名前が付けられています。電子の運動は、電荷が-1で、正に帯電した核に引き付けられることに起因します。

通常、原子内の電子の数はZに等しく、これらの原子は電荷全体で中性になります。いくつかの原子は異なる数の陽子と電子を持ち、正味の正または負の電荷をもたらします。これらの原子はイオンと呼​​ばれます。