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ナトリウム元素は、周期表のアルカリ金属グループに属しています。地球の地殻の約2.8％を占めています。外観上、ナトリウムは柔らかい銀白色の金属です。その原子式はNaです。ナトリウム原子の3Dモデルを作成すると、洞察に満ちた有益なインタラクティブなハンズオンエクスペリエンスが提供されます。
背景情報
3次元モデルは、要素の原子構造がどのように見えるかを視覚化したレプリカです。それらは、原子のボーアモデルに基づいています。デンマークの物理学者Niels Bohr（1885-1962）は、原子の惑星モデルの図を初めて概念化しました。ボーアモデルは基本的に、原子を電子雲と核に分割します。核には陽子と中性子が含まれています。電子雲は、電子が見つかる場所です。電子は、安定した軌道またはシェルで原子核の周りを回転します。ボーアモデルは長年にわたって多くの修正を受けてきましたが、原子構造の基礎を教える際には、その基礎となる原則が依然依存しています。このため、ボーアモデルを使用して、ナトリウム原子の3Dモデルを考案する方法を説明します。
ヒント
必要な材料を組み立てます。これらには、電子、陽子、中性子を表すさまざまな色の芸術品や工芸品の綿球が含まれます。陽子と中性子のサイズは同じですが、電子は陽子と中性子の両方よりも小さいです。したがって、適切なサイズのクラフトコットンボールを選択して、これらのサイズの違いをシミュレートします。電子雲の「シェル」については、はさみを使用して、厚紙または厚いポスター板から切断できます。同様に、文字列を手元に用意してください。原子核の周りの軌道をシミュレートするために、文字列を使用して同心円で電子シェルを結び付けます。接着剤は、クラフトコットンボールを対応する領域に取り付けます。
原子番号を決定するには、周期表でナトリウムを見つけます。元素の原子番号は、陽子の数と電子の数を暗示します。安定した中性原子は、陽子と同数の電子を持っていることに注意してください。したがって、ナトリウムの原子番号11は、11個の陽子と11個の電子の等しい数を持っていることを示しています。
最初に周期表で原子量を調べることにより、ナトリウムが持つ中性子の数を見つけます。ナトリウムの原子量は約23です。つまり、23から11の陽子は12の中性子に等しいため、その核には12の中性子があります。陽子と中性子の数を決定したので、写真に示すように、11個の黄色の陽子と12個の緑色の中性子の核を作成することを選択します。
ナトリウム原子の核を囲む電子殻を作ります。化学および原子物理学では、電子シェルは、電子が原子核の周りを周回する主要なエネルギーレベルに対応します。さらに、これらの各シェルは固定数の電子で占められています。一般的な経験則では、n番目のシェルは最大2（n乗）の電子を保持できます。したがって、最も内側のシェルである最初のシェルは、最大2つの電子を保持します。次に、2番目のシェルは最大8つの電子を保持します。その後に、最大18個の電子を保持する3番目のシェルが続きます。ナトリウムには11個の電子があるため、その最初のシェルは2つの電子で完全に占有されます。次に、2番目のシェルが8つの電子で完全に占有され、3番目のシェルに1つの電子のみが残ります（図を参照）。