2004年5月17日(月)04ko1-03 原子の構造 
 紀元前400年頃,ギリシャのデモクリトスは,古代原子説を唱えました。そして,ずっと後になって1803年にイギリスのドルトンが原子論を発表し,物質は原子からできていると考えられるようになりました。原子は英語でatom(不可分なものという意味)といいます。この世の中の最も小さい粒子と考えたのでしょうね。ところが,1897年にイギリスのトムソンが電子を発見し,1903年日本の長岡半太郎が土星型原子模型を発表し,1911年にイギリスのラザフォードが原子核を発見しています。
                          
 さて,今日は,原子の構造を勉強するわけですが,具体的な内容は,
(1)原子を構成する粒子
(2)電子殻
(3)電子配置
です。少し,難しい内容になりますが,物質を構成している粒子の構造ですから,しっかりと理解して下さい。
 では,最初は原子を構成する粒子です。原子は,トムソンが発見した電子と,ラザフォードが発見した原子核からできています。さらに,原子核には,陽子と中性子があります。中性子は,1932年にイギリスのチャドウィックによって発見されています。


3 原子の構造
(1)原子を構成する粒子
            ┌ 陽子…正の電荷
     ┌原子核 ┤
 原子 ┤      └ 中性子
     └電子…負の電荷

 原子番号=陽子の数 元素によって決まっている
 質量数=陽子の数+中性子の数
 同位体…原子番号は等しい(同じ元素である)が,中性子の数が異なる(質量数が異なる)原子

 原子核の大きさは,原子の大きさの約1万分の1だそうです。たとえていうなら,国立競技場を原子の大きさとすると,原子核はゴルフボール程度です。
                            
 次に,原子に含まれている電子について考えてみましょう。電子は原子核のまわりの電子殻よよばれるいくつかの層に分かれて存在しています。その電子殻は,原子核に近い内側から順に,K殻,L殻,M殻…とよばれています。


(2)電子殻
 電子の存在する層
・電子は放電や光のエネルギーを受けると,原子核から遠い外側の軌道に移る
・外側の軌道に移った電子が再び内側の軌道に移るとき,内外の軌道のエネルギーの差を光として放出する
・水素原子では
 外側の軌道→K殻…紫外線
 外側の軌道→M殻…赤外線




 各電子殻に収容できる電子の数には限度があります。K殻には2個,L殻には8個,M殻には18個の電子を収容することができます。すなわち,n番目の電子殻には,2n個の電子を収容することができるのです。

(3)電子配置
      最大電子数
 K殻  2=2×1
 L殻  8=2×2

 M殻 18=2×3

 N殻 32=2×4

 O殻 50=2×5

        2×n

 最外殻電子=価電子 1〜7
          希ガス元素の原子の価電子=0

 希ガス原子では,最外殻電子は原子間の結合には関係しませんから,価電子は0とします。また,ヘリウムHeの2個の電子は,価電子ではありません。少し,ややこしいですね。
 では,今日の勉強の確認です。
1.原子番号13番,質量数27のアルミニウム原子に含まれる陽子・中性子の数は?→陽子
13個,中性子14個
2.原子番号8番の酸素原子の電子配置を答えなさい。→
K殻2個,L殻6個
 次回は,希ガス元素について勉強することにしましょう。