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原子の構造(2009.07.07)


●原子は直径が1cmの1億分の1程度(約10-8cm)の大きさで、中央に原子核があり、そのまわりを電子がまわっている。
●原子核は、陽子と中性子からできている。
●原子の重さは質量数、原子の基本的性質は原子番号で表す。
●原子の中では、水素が1番軽く(原子番号1)、自然界に存在するものの中で最も重いのがウラン(原子番号92)である。

 


図1 水素原子の構造モデル
参考:マックス・W・カーボン、原子力(それは加害者か、被害者か)


図2 ウラン原子の構造モデル
参考:マックス・W・カーボン、原子力(それは加害者か、被害者か)


解説:
 原子は直径が1cmの1億分の1程度(約10-8cm)の大きさで、さらにその中央に原子の直径の10万分の1〜1万分の1(約10-13cm〜約10-12cm)の「原子核」があり、そのまわりを「電子」がまわっていて、ちょうど太陽のまわりの惑星の様子に似ています。例えば、最も小さい水素原子の原子核の大きさを半径1mとすると電子は半径100km先を回っていることになります。

 原子核は、ほぼ重さ(質量)の等しい陽子(1.67252×10-27kg)と中性子(1.67482×10-27kg)からできており、陽子は正の電気を帯びていますが、中性子は電気的に中性の核子で、これらの核子は強い力(核力)で結びついて一体となっています。

 一方、電子(9.1091×10-31kg)は、陽子あるいは中性子の重さの約1800分の1と軽く、負の電荷を帯びていて、その数も陽子の数と等しいので、原子自体は電気的には中性が保たれています。

 電子は、陽子あるいは中性子に比べ非常に軽いので、原子の重さは、近似的に陽子と中性子の数の和で表され、その和を質量数(核子の総数)といいます。また、陽子の数は原子の基本的性質を決定するもので、これを原子番号といいます。陽子の数(原子番号)が同じで、中性子の数が異なる(すなわち質量数が異なる)原子同士を「同位体(アイソトープ)」と呼びます。

  原子番号=陽子の数=電子の数

  質量数 =陽子の数+中性子の数


 原子の中では、水素が1番軽く(原子番号1)、自然界に存在するものの中で最も重いものがウラン(原子番号92)です。
関連ページ:
原子の発見と小さな粒子の発見
分子と原子
元素の周期表
元素の性質や用途
関連サイト:
資源エネルギー庁なるほど! 原子力AtoZ
電気事業連合会
(財)日本原子力文化振興財団あとみん原子力百科事典ATOMICA
原子力の科学館あっとほうむ
高エネルギー加速器研究機構キッズサイエンティスト
(財)エネルギー総合工学研究所定期刊行物>新エネルギーの展望>原子力発電技術(PDF)

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