「原子の構造」をアニメーションで理解しよう！[化学入門]

2022-04-26　 元素の構成

本記事から化学の分野についての解説をしていきます。その化学で一番の基礎といえるのが「原子」です。

本記事では「原子の構造」を解説していきます！

化学の基礎の基礎。原子とは？

原子とは、「この世界を構成する最小要素」です。地球にあるもの、宇宙にあるものの全てがこの「原子」で構成されます。

世界にある水や金属、生物など全く違うものに見えますが、細かく見ていくと全て原子で構成されているんです！ただし、後の記事で解説していきますが原子は1種類ではなく、100ほどの種類はあります。

今回はこの原子の構造について解説します！

原子の簡単なモデルをアニメーションで確認してみよう！

原子は↓のような構造になっています。

原子は赤で示している陽子、緑で示している中性子、青で示している電子の3つの要素で構成されるんです。

このうち、陽子、中性子は中心に配置されており、2つ合わせて原子核と呼びます。

原子の構成要素の性質

↑のアニメーションで示した3要素の性質について、簡単に解説します。

各要素は「質量（重さ）」と「電荷（電気）」の2つの観点から見ればOKです！

陽子

• 中性子とともに、中心(原子核)を構成する要素
• 中世子と同じ質量を持つ
• 電子とは真逆のプラスの電荷をもつ

中性子

• 陽子とともに、中心(原子核)を構成する要素
• 陽子と同じ質量を持つ
• 電荷をもたない

電子

• 原子核のまわりを回る要素
• 陽子とは真逆のマイナスの電荷を持つ
• 陽子/中性子と比べると小さく、質量がほとんどない

上記の通り、質量は陽子と中性子で、電荷(電気)は陽子と電子で決まるんです！

原子の重要な性質

原子の種類は「陽子の数」で決まる！

上記の通り、陽子は中心にあって「質量」と「電荷」を持ち、最重要の要素なんです。

「原子には種類がある」といいましたが、その種類は「陽子の数」で決まります。これを原子番号と言います！

ちなみに↑のアニメーションは陽子が1つだけである「水素」の構造になります。

「陽子数＝電子数」が原子の基本形

また、原子は電荷（電気）的に±0になるときを基本形とするため、「陽子数＝電子数」である状態が基本となります。陽子数と電子数が同じならプラスとマイナスで打ち消し合い、電荷が0になるんです！

ただ、日常の世界ないる原子は「陽子数≠電子数」という状態も多々あります。それは後の記事で解説していきます。

本当は原子核は原子と比べて圧倒的に小さい

今回のアニメーションでは、分かりやすいように原子核を大きく表現して表現しました。しかし、実際の原子核は原子の1/10000程度しかないんです！

仮に原子核が1センチだとしたら、原子は100メートルぐらいあるってことです！つまり、原子核は非常に小さく、その周囲を電子がかなり広範囲で動き回っているようなイメージになります！

次回はシミュレーターで「陽子の数」「中性子の数」「電子の数」を変えて実験してみましょう！

今回は、↓のような原子の基本形である構造について解説しました。

原子は陽子、中性子、電子の3要素で構成されます。陽子、中性子で中心の原子核を構成します。そして電子がその周りをまわっているような構造になります！
そして、「陽子の数」によって原子の種類が変わってくるわけです。

次回は「陽子の数」「中性子の数」「電子の数」を変えられるようにして、どのように「質量」「電荷」が変わるのかをシミュレーターで実験してみましょう！

[関連記事] 原子の基礎

1．原子の構造(本記事)

2．原子の陽子数/中性子数/電子数による変化

3．電子殻(K殻,L殻,M殻…)

4．原子の表記法

5．「原子量/相対質量」「同位体」

6．「価電子」と「周期表」

7．原子のオクテット則