化学基礎：原子の構造

はじめに

化学は身近な世界のしくみを理解する上で欠かせない科目ですが、文系の方にとっては少し敷居が高いかもしれません。しかし、基礎的な概念を理解すれば、化学も少しずつ身近なものとなるでしょう。今回は、原子の基本的な構造から始め、原子番号や質量数といった重要な概念について解説していきます。

原子の構造

質量と電荷

・質量の関係
① 中性子 ＝ 陽子
② 電子＝ 陽子 × 1⁄１８4０　
③②より電子は質量がとても小さい！
④③より電子は質量がないと考える！

・電荷の関係
陽子（＋）と電子（−）の数の関係は等しく、原子全体として電荷±０となっている。
（「電気的に中性」と示す場合もある。）

原子番号と質量数

・原子番号：陽子と電子の数のこと。（元素の左下の数字）
・質量数：原子の重さのこと。陽子数と中性子数で決まる。（元素の左上の数字）

同位体(アイソトープ)

・原子番号は等しいが、質量数が異なる原子　→ 中性子の数が異なる！

例）水素の同位体（同じ元素のため性質は同じ、中性子が多いものほど重い！）

・天然に存在する同位体の存在比は元素の種類や場所に関係なくほぼ一定。
→質量数12の炭素の割合は98.93%、質量数13の炭素の割合は1.07%。この割合が常に同じということ！（酸素、塩素などの同位体の割合は常に一定。）

放射性同位体（ラジオアイソトープ）

・放射線とよばれる粒子や電磁波を放出して、別の原子に変わる同位体。

・放射線の種類

・放射線同位体の性質
原子核が非常に不安定なため、放射線を放出して他の原子に変化する。これを崩壊または壊変という
例）ウランのα改変

半減期

・放射性同位体が壊変して放射性同位体の数が半分になるまでの時間

1. 木（植物など）光合成により、放射性同位体である¹⁴Cを含んだCO_２を絶えず補給している。【¹⁴Cの割合は常に一定】
2. 伐採や枯死すると、¹⁴Cを含んだCO_２の供給がとまる。【¹⁴Cが一定の割合で減少】
3. 建造物や考古学的資料中に含まれている¹⁴Cの割合から作られた年代を知ることができる！【半減期の利用】

最後に

原子の構造を学ぶことは、化学の基本です。原子は微細な世界の基本的な要素であり、物質の性質や挙動を理解するための重要な鍵です。例えば、水や鉄、塩など身近な物質がどのようにしてできるのか、なぜ化学反応が起こるのか、なぜ物質が特定の性質を持つのか、これらの疑問に答えることができます。化学の授業や実験で学んだことが、私たちの日常生活や産業活動にどのように役立つか、その面白さを追求してみましょう。

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