化学と本の巻~nao blog~

様々な本(小説や実用書)または化学(高校生向け)に関するトピックを紹介していきます。

化学の巻↓ 化学基礎(高校)

原子の構造について?!物質の基礎を知ろう

投稿日:6月 27, 2020 更新日:

今回は化学基礎の基礎である原子の構造について説明するにゃ!化学基礎の中でも今後の学習に大切な分野なのでしっかり勉強することが大事だぞ!

目次

・原子の構造とは?

 イギリスの科学者であるドルトンは「原子はそれ以上分割できない究極の粒子」と考えました。しかしその後、原子はさらに小さな粒子からできていることがわかりました。原子の中心には原子核が存在しています。原子核は正の電荷(電気量)をもつ陽子と、電荷をもたない中性子とからできています。このため原子核は正の電荷を持ちます。この原子核を周りを負の電荷をもつ電子が取り巻くように存在しています。陽子1個と電子1個のもつ電荷は大きさが等しく符号が逆です。原子に含まれる電子の数は等しいので、原子は全体的に中性です。

・原子番号と質量数とは?

 原子核中の陽子の数は、元素ごとに決まっています。この数をその原子の原子番号と言います。例えば炭素原子には6個の陽子が含まれているので、その原子番号は6になります。原子番号により原子の種類が決まります。

 陽子と中性子の質量はほぼ等しいです。電子の質量はとても小さく、陽子や中性子の質量の約1/1840です。よって原子の大部分は原子核の質量です。原子核中の陽子と中性子の和を質量数といいます。例えば2個の陽子と2個の中性子からなる原子核をもつヘリウム原子の場合、その質量数は4です。原子の質量は質量数にほぼ比例します。

原子を約3億倍するとゴルフボール1個の大きさになるにゃ。ゴルフボールを3億倍すると地球の大きさになるから。原子はとてもとても!小さいにゃ!

・同位体とは

 原子番号が同じ原子であっても原子核に含まれる中性子の数が違う原子が存在します。これらの原子を違いに同素体(アイソトープ)であるといいます。下図の原子はすべて原子番号1の水素原子の同位体であり、原子核に陽子1個を含んでいる。水素の同位体には質量数が1,2,3のものが存在し、それぞれ1 H(水素)、2H(重水素)、3H(三重水素)と呼ばれる。1 Hは原子核中に中性子を含まないが2Hは1個の、3Hは2個の中性子をそれぞれ原子核に含んでいる。同位体は質量が異なるが、その化学的性質は同じです。同位体は多くの元素に存在し、各元素の同位体の存在比は地球上でほぼ一定です。

・放射性同位体とは?

 同位体の中には原子核が不安定で放射線と呼ばれる粒子や電磁波をだして壊れ、他の原子に変わる(壊変)ものがある。それらを放射性同位体(ラジオアイソトープ)といい、放射線を出す物質を放射能といいます。放射性同位体が壊変する速さは同位体ごとに一定です。壊変によって放射性同位体がもとの半分の量になる時間を半減期と呼びます。調べたい物質の中に含まれる放射性同位体の存在比を調べることによりその物質が作られたおおそよの年代を推測することが可能です。

放射性同位体はその放射線を見印に元素を探し、生体内や化学反応での物質の動きを調べる事などに応用されています。さらに放射線の中には細胞を破壊したり遺伝子を変化させたりする働きをもつものもあり、がんの治療、品種改良、殺菌などに利用されています。しかし放射性同位体は生体などに重大な損傷を与えることがあり、取り扱いにはとても気をつける必要があります。

炭素の同位体は12C、13C、14Cがあるにゃ。それぞれの存在比は98.83%、1.07%、極微量だにゃ。14Cの存在比はとても少ないにゃ。

・まとめ

  • 原子には正の電荷を持つ粒子(陽子)、電荷を持たない粒子(中性子)、負の電荷を持つ粒子(電子)で構成されている。
  • 原子番号=陽子の数=電子の数
  • 質量数=陽子の数+中性子の数
  • 同位体は原子番号は同じで、質量数が異なる(中性子の数が異なる)原子である。
  • 放射性同位体は放射線を出す物質(放射能)をもつ同位体である。

・演習問題

①次の分に適切な語句を記入せよ。 原子はその中心部にある(1)と、それを取り巻く(2)からなる。また(1)はさらに、正電荷を持つ(3)と、電荷をもたない(4)から出来ている。(3)の数は各元素に固有のもので(5)という。また(3)と(4)の和を(6)という。同じ元素の原子で(6)の異なるものを互いに(7)という。

原子番号や質量数が表す意味をしっかり整理して理解することが大事だにゃ。

 解答(1)原子核(2)電子(3)陽子(4)中性子(5)原子番号(6)質量数(7)同位体

②次の元素の中で、互いに同位体であるものを選び、それぞれの原子に含まれる陽子の数と中性子の数を答えよ。

(1)12C(2)35Cl(3)13C(4)40Ar

まずは同じ元素同士を探すのだ。

 解答(1)陽子6、中性子6(3)陽子6、中性子7

-化学の巻↓, 化学基礎(高校)

執筆者:


comment

メールアドレスが公開されることはありません。 * が付いている欄は必須項目です

CAPTCHA


関連記事

硫黄(S)について!?(硫化水素、二酸化硫黄、濃硫酸、希硫酸)

硫黄に関する重要物質達を今回は紹介するにゃ! 目次 硫黄の仲間達演習問題 ・硫黄の仲間達 (硫黄)硫黄の単体には斜方硫黄S8、単斜硫黄S8、ゴム状硫黄Sxの3種類がある。硫黄は水には溶けないが、斜方硫 …

反応熱と熱化学方程式(様々な熱やエネルギー)を理解しよう!

今回は熱化学の分野について解説するにゃ。化学反応には熱を放出したり、あるいは熱を吸収する反応があるにゃ。その反応の様子を数値であらわしたものが熱化学方程式だにゃ。 目次 熱化学方程式とは?様々な反応熱 …

気体の溶解度について?!(ヘンリーの法則)

今回は気体の溶解度についてかいせつするにゃ。計算問題が良く出てくるのでしっかり勉強するにゃ! 目次 気体の溶解について?ヘンリーの法則とは?まとめ演習問題 ・気体の溶解について? 気体も溶媒には溶けま …

物質量について(アボガドロ数やモル質量など??)

唐揚げを買うときに場所によっては量り売りで重さを測定している店舗があるにゃ。これは量を表すときに質量を用いているにゃ。またジュースを買ったときにそれはml(体積)で表示されていて量がわかるにゃ。このよ …

水銀~ラドンについて(第6周期)

化学と本の巻~nao blog~ハフニウム~金(第6周期)https://bolg-run-nao.com/hafnium-gold目次ハフニウム(Hf)についてタンタル(Ta)についてタングステン( …

 


nao(管理人)

こんにちは!このブログを運営するnaoです。現在某国立地方大学大学院修士2年生です。工学研究科に属していて主に化学を中心に学んでいます。このサイトでは化学と関わりのある内容および本の書評を投稿していきます。

所持資格↓

危険物取扱免状(甲種)、公害防止管理者水質第一種