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原子中の陽子、電子、および中性子を決定する方法を理解するには、まずこれらの素粒子の特性が何であるかを知る必要があります。原子は、化学的性質を失うことなく要素を分割できる最小の実体です。原子はさらに小さな粒子、亜原子粒子で構成されており、基本的に電子、 陽子、中性子の 3 つがあります。
電子は負に帯電しており、原子を構成する最も軽い亜原子粒子です。 陽子の電荷は 正で、陽子の重さは電子の約 1,836 倍です。電荷を持たない唯一の亜原子粒子は 中性子で、 陽子とほぼ同じ重さです。
陽子と中性子は原子核を形成する原子の中心にグループ化され、電子は原子核の周りに異なる軌道を描いて移動します。
原子中の亜原子粒子の数を調べるために従うべき手順は何ですか
1. 興味のある項目に関する情報を取得する
陽子と電子の数を含む、周期表の要素に関する基本的な情報を見つけることができます。陽子の数は、文字 Z で表される元素の原子番号に等しく、電子の数は陽子の数に等しくなります。周期表の一部のバージョンには、各元素の同位体組成、つまり陽子の数は同じで中性子の数が異なる原子も含まれています。
2. 陽子数の調べ方
各要素は、各原子に含まれる陽子の数によって定義されます。原子がいくつの電子または中性子を持っていても、元素は常に陽子の数によって定義されます。特に、陽子が 1 つしかない原子、つまりイオン化された水素が存在する可能性があります。周期表は、要素の原子番号の増加に従って編成されているため、陽子の数は表内の要素の数です。たとえば、水素の陽子数は 1、亜鉛の陽子数は 30 です。
同位体の原子質量がある場合、原子質量から中性子の数を引くことで陽子の数を見つけることができます。しかし、原子量があれば、これは、元素を構成するさまざまな同位体の原子質量の同位体存在量の加重平均であり、さまざまな状況が発生する可能性があります。いくつかの例を見てみましょう。原子量が 2 に近い元素がある場合、唯一の可能性は、その原子核に中性子を持つ水素の同位体である重水素で主に構成されていることです。周期表の次の元素であるヘリウムから、中性子を含まず、陽子のみを含む同位体はありません。一方、原子量が約 4 の場合、それはヘリウムであり、その最も豊富な同位体はその原子核に 2 つの陽子と 2 つの中性子を持っています (ただし、中性子が 1 つだけで原子質量が 3 の安定同位体もあります)。しかし、原子量が約 3 である場合、何と言えますか。
3. 電子の数の調べ方
一般に、原子内の電子の数は陽子の数に等しく、原子は正味ゼロまたは中性の電荷を持ちますが、原子内の陽子と電子の数が同じでない場合があるため、原子は正味の正または負の電荷であり、イオンまたは電離原子と呼ばれます。原子の正味の電荷がわかっていれば、電荷の符号を考慮して、原子核内の陽子の数から電荷を差し引くことで、電子の数を決定することができます。正味の正電荷を持ち、電子よりも多くの陽子を持っている原子は陽イオンと呼ばれますが、陰イオンは正味の負電荷を持ち、陽子よりも多くの電子を持っています。中性子には正味の電荷がないため、核内の中性子の数はこの計算には関係ありません。
化学反応は、原子内の陽子の数を変更しないことに注意することが重要です。陽子の数は、発生する化学反応で電子を失ったり獲得したりすることによって、原子の正味の電荷を決定します。
例
イオンが Zn 2+のように 2 単位の正味の正電荷を持っている場合、これは陽子の数が電子の数を 2 単位上回っていることを意味します。亜鉛 (Zn) の原子番号は 30 であるため、前の規則を適用すると、この原子の電子数は 28 になります: 30 – 2 = 28 電子。
イオンが F –のように 1 単位の正味の負電荷を持っている場合、電子の数は陽子の数を 1 単位超えます。フッ素 (F) の原子番号は 9 なので、前の規則を適用すると、この原子の電子の数は 10: 9 – (-1) = 10.
4. 中性子の数の調べ方
同位体の中性子の数は、その質量数から陽子の数を引いて計算されます。原子の中の中性子の数を見つけるには、その質量数を知る必要があります。周期表では、すでに述べたように、それを構成する同位体の原子質量の同位体存在量の加重平均である各元素の原子量を見つけることができます (これが、周期表で重みを見つけることができる理由です)。原子質量は整数であり、同位体の中性子と陽子の数の合計として定義される、10 進数の表の原子番号)。中性子の数は、考慮する要素の同位体に依存するため、要素自体の特性ではないことに注意してください。例えば、水素の最も豊富な同位体は、陽子を 1 つだけ持ち、中性子を持たない同位体ですが、自然界に見られる水素原子のごく一部は、中性子を 1 つ持つ同位体である重水素に対応します。周期表のほとんどのバージョンには元素の同位体組成が含まれていないため、この場合、元素の同位体の中性子の数を決定するために必要な情報を取得できず、特に同位体の情報を探す必要があります私たちは勉強します。実際には、同位体は、それが属する元素に対応する陽子の数と中性子の数によって定義されます。周期表のほとんどのバージョンには元素の同位体組成が含まれていないため、この場合、元素の同位体の中性子の数を決定するために必要な情報を取得できず、特に同位体の情報を探す必要があります私たちは勉強します。実際には、同位体は、それが属する元素に対応する陽子の数と中性子の数によって定義されます。周期表のほとんどのバージョンには元素の同位体組成が含まれていないため、この場合、元素の同位体の中性子の数を決定するために必要な情報を取得できず、特に同位体の情報を探す必要があります私たちは勉強します。実際には、同位体は、それが属する元素に対応する陽子の数と中性子の数によって定義されます。
噴水
WN コッティンガム、DA グリーンウッド、DA核物理学の紹介。ケンブリッジ大学出版局、2004 年。
