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最も高性能で強力な顕微鏡を使用して小さな粒子を見ることができたとしても、原子は非常に小さいため、これらの顕微鏡を使用してもそれらを見るには不十分です. 走査型電子顕微鏡は、分子を形成するために結合する 2 つのレニウム原子など、移動する原子の画像をキャプチャすることができました。いずれにせよ、記事の最後の 3 つの参照でわかるように、キャプチャされたものは実質的に「認識できない」ものです。
そのため、原子の構造や振る舞いを知るための実験は、多数の原子を使って行う必要があります。これらの実験の結果から、実際の原子のように振る舞う原子の仮説モデルを構築することができます。
分子は、共有結合またはその他の結合によって結合された 1 つまたは複数の原子で構成されます。したがって、原子は中心に原子核を持つ円で表すことができます。この原子核には陽子と中性子が含まれています。さらに、技術的には原子軌道と呼ばれる「エンベロープ」または「レベル」を表す1つまたは複数の外部ゾーンに囲まれており、原子核を囲む電子が配置されています。
原子の化学的定義
原子は元素の最小の粒子であり、独立して存在する場合もしない場合もありますが、常に化学反応に関与しています。原子は、元素の特性を保持する最小単位としても定義されます。
一方、同じ元素の原子はすべて同一であり、元素が異なれば原子の種類も異なります。原子は、イオン相互作用すると化学反応を起こします。
原子はどのように形成されるのですか？
陽子、中性子、および電子は、亜原子粒子として知られています。これらの粒子は、原子の形成に関与しています。量子の観点からは、列挙された素粒子は、基礎物理学に対応する研究である他のさらに素粒子によって順番に構成されます。中性子と陽子の質量はほぼ同じですが、電子の質量は無視できます。一方、電子は負の電荷、陽子は正の電荷を持っていますが、中性子は電荷を持っていません。さて、原子には同じ数の陽子と電子が含まれているため、全体として、原子は電荷を持っていません。
一方、原子核には陽子と中性子しか含まれていないため、正の電荷を帯びています。一方、電子は原子核を取り囲む空間の領域を占めています。したがって、質量の大部分は、原子の中心である原子核に集中しています。原子核には中性子と陽子が含まれており、原子に質量と正電荷を与えています。中性子には電荷がなく、質量は 1 と見なされます。
陽子は 1 つの正電荷を持ち、質量も 1 です。したがって、元素の原子番号は、核内の陽子または正電荷の数に等しくなります。一方、元素の原子量があります。これは、原子核内の陽子と中性子の総数を加算することによって決定されます (比較すると、電子の質量は無視できることを思い出してください)。
対照的に、電子は単一の負電荷を持っています。元素の原子が電荷をゼロにするには、陽子と同じ数の電子を持っている必要があります。これらの電子は、原子核の周りのゾーン (軌道) に配置されています。
原子の大きさは？
原子の大きさは非常に小さいです。薄い紙と同じくらいの厚さの原子層は、何十億もの原子でできています。孤立した原子のサイズを測定することは不可能です。量子物理学が示すように、原子核を取り囲む電子の位置を正確に特定することは不可能だからです。
ただし、隣接する原子間の距離がその原子の半径の半分であると仮定して、原子のサイズを計算することは可能です。原子半径は通常、ナノメートル (nm) で測定されます。
1m = 10 9nm
ダルトンの原子論
ダルトンの原子論は、1808 年に英国の科学者ジョン・ダルトンによって提唱された物質の性質に関する科学理論です。この理論により、ダルトンは、すべての物質が「原子」と呼ばれる小さくて分割できない粒子で構成されていることを確立しました。
ダルトンが提案した理論では、科学者は、すべての物質は原子で構成されており、原子は分割または破壊できない単位であると示唆しています。この理論はまた、すべての元素は異なるサイズと質量の原子で構成されていますが、同じ元素のすべての原子は同じサイズと質量を持つことを提案しています。
ダルトンの原子論には他の仮定があり、これらは以下に示されています。
- 物質は、原子と呼ばれる小さな粒子で構成されています。
- 原子は、化学反応によって破壊されたり生成されたりすることができない分割できない粒子です。
- 元素のすべての原子は同じ化学的性質と質量を持ちますが、異なる元素の原子は異なる化学的性質と質量を持ちます。
- 原子は小さな比率で結合して化合物を形成します。
- 物質は私たちの環境のすべてです。それは基本的な構造単位と基本単位、正確には原子を持っています。
この理論は、物質の性質を理解するための鍵であり、とりわけ量子力学に広く取って代わられた. しかし、物質の巨視的性質や化学が研究するほとんどの現象を理解するための有用なツールであり続けています。
結論
原子とは何かを理解するために、例を使って物質の概念を調べてみましょう。
ストーリーブックを取り上げて、その構造を分解してみましょう。この本には多くのページがあり、各ページは段落で構成されており、各段落には多くの文が含まれています。各文には多くの単語があり、各単語には文字、つまり文字があります。
物質を本質を失うことなく分割できる最小のものである分子に分割できるというドルトンの理論の観点から物質を考える場合とまったく同じです。分子は、1 つまたは複数のタイプの原子で構成されています。元素の最小粒子である原子は、亜原子粒子 (陽子、電子、中性子) で構成されています。
ソース
- Leal、S.（2010）。物質の構成。
- モリーナ、R. (sf)。アトム。物質構造研究所。
- Planas、O.（2013）。分子とは？
- https://www.larazon.es/ciencia/20200131/fie2hkdhebefrgg67mcaht7fvy.html
- https://wp.icmm.csic.es › 2009/02 › seeing_atoms (pdf)
- https://www.europapress.es/ciencia/laboratorio/noticia-nitidez-imagen-atomos-alcanza-niveles-limite-20210521164505.html
