2.2: 原子と基本的な化学

A. 元素と原子の概要

元素と原子の違いは、カジュアルな会話ではよく混同されます。 どちらも物質を表す言葉で、質量を持つ物質です。 元素とは、物理的、化学的性質の異なる物質のことです。

原子の質量の大部分を占めるのは、原子核に含まれる正電荷を帯びた陽子と中性の中性子の数である。

原子核の中の正電荷を帯びた陽子と中性の中性子の数は、原子の質量のほとんどを占めています。 電子は原子核の周りを回っていますが、その質量は陽子や中性子の2000分の1程度なので、原子の質量にはあまり影響しません。 電子が原子の軌道に留まるのは、正の電荷を帯びた原子核に引き寄せられるという電磁力のためである。 原子の大きさ(質量)と、原子核の周りにある電子の雲が、原子の構造を決定します。

原子が化学的に最も安定しているのは、陽子と電子の数が同じで、電気を帯びていない状態であることを思い出してほしい。 同じ元素の同位体は、陽子と電子の数は同じだが、中性子の数が異なる原子である。 そのため、同位体も化学的には安定していますが、物理的には安定していない場合があります。 例えば、最も多い水素の同位体は、陽子1個、電子1個、中性子を含まない。 水素の同位体である重水素の原子核には中性子が1個、三重水素の原子核には中性子が2個含まれています。 どちらの同位体も水分子に含まれています。 重水素は安定している。 一方、トリチウムは放射性物質であり、時間の経過とともに核崩壊していく。 物理的に安定していてもいなくても、元素の同位体は化学的・電磁気的に同じ性質を持ち、化学反応においても同じように振る舞います。

電子が原子核の周りを回る電磁力によって、分子の中で化学結合が形成されます。 私たちは原子をモデルにして、電子の平均的な物理的位置(軌道モデル)と、その潜在的なエネルギーレベル(ボーア(殻)モデル)を説明します。

軌道と呼ばれる空間には、最大で2個の電子が移動しています。 電子は、原子核の周りの異なる領域を占めるだけでなく、異なるエネルギーレベルで存在し、異なる運動エネルギーで移動します。

元素には固有の原子番号(陽子の数)と原子質量(通常はダルトン(Da)で表される)があります。

原子番号(陽子の数)と原子質量(通常、ダルトン(Da)で測定される)がそれぞれの元素を特徴づける。 例えば、最も一般的な同位体である炭素(C)を例にとると、原子番号は6。 原子番号は6(原子核の陽子の数)で、質量は12 Da(陽子6個、中性子6個で1 Da)です。

このC原子を見つけて、下の部分周期表にある元素の他の原子を見てみましょう。

この部分周期表は、多かれ少なかれすべての生命に必須の元素と、人間にも必須と思われる元素を示しています

122原子と元素

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