「原子の表記法」をシミュレーターで理解しよう！[化学入門]

2022-04-28　 元素の構成

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

本記事では「原子の表記法」を解説していきます！

おさらい：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。

原子は↓の「陽子」「中性子」「電子」の3つで構成されます。

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

まとめると↓のようになります。

*正確には電子も質量はあるが0に限りなく近い値となる

原子の表記法を理解しよう！

原子は原子番号(=陽子数)と中性子数で決まる

原子の標準状態は、電荷＝0の状態になります。つまり、「陽子数＝電子数」の状態であり、原子番号が決まれば電子数も自動的に決まります。

そのため、原子の状態を表すためには「原子番号(=陽子数)」と「中性子数」さえ指定できれば、状態が決まるんです！

原子の正式な表記では「原子番号」「質量数」の二つを使用する

上記のように、「原子番号(=陽子数)」と「中性子数」で原子の状態を決められるわけですが、正式な書き方では↓の二要素で表記します。中性子数の代わりに、陽子と中性子を足した数である「質量数」を使用するんです。

この二つの要素を決定すれば「中性子＝質量数 – 原子番号」なので、元素の状態が確定的に決められるわけです！

実際には、↓のような形で表記で表します。Hは水素を表す記号です。その左上の数字が質量数になり、その左下にがあるのが原子番号になります。

このように表記することで、原子の種類と状態を確定的に示すことが出来るわけです！

「原子の表記法」をシミュレーターを確認してみよう！

それでは、実際に「原子番号」「質量数」を指定して、原子の表記と実際のイメージを見比べてみましょう！

* 「質量数＜原子番号」にすると中性子数がマイナスになり、許されない表記であることが分かります

赤で陽子、緑で中性子、青で電子を示しています。

原子表記の重要事項

必ず「質量数≧原子番号」となる

これは当たり前ですよね。「質量数＝陽子＋中性子」なので、原子番号より質量数が小さくなることはあり得ないのです。

実際は中性子数には存在できるパターンがある

↑のシミュレーターでは、どんな中性子数も指定可能になっています。しかし、実際地球上に存在する中性子数のパターンは決まっています。例えば、水素は通常、中性子2つの状態（三重水素という）が最大の個数になります。

↓三重水素の例

まとめ：原子は「原子番号」「質量数」で表す！

今回解説したように、原子は↓のように「原子番号」「質量数」で表します。この表記法はずっとつかうものですので、覚えておきましょう！

次回は今回も少し説明した「同位体」と、「原子量」について解説していきます！
　

[関連記事] 原子の基礎

1．原子の構造

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(本記事)

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