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原子は何からできているのか?

【物質は分子か原子でできている】
 われわれが接している物質は分子か原子から構成されています。金属の場合は分子は構成しませんが、その他のほとんど全ての物質は複数の原子が分子を構成します。原子は原子核と電子から構成されていること、原子核は陽子と中性子から構成されていることがわかっています(図1)。

つまり、原子は次の3つの素粒子※から構成されていることになります。
・陽子 :正の電荷を持ち、質量が大きい
・中性子:電荷を持たず質量が大きい
・電子 :負の電荷を持ち、質量が小さい

原子の中の陽子の数と中性子の数によって原子の原子番号と質量数が決まり、これによって原子の性質が決まります。
・原子番号=原子核の中の陽子の数(=原子核の周りの電子数)
・質量数=原子核の中の陽子の数と中性子の数の和

物質の化学的性質は原子番号、すなわち陽子の数(=核の周りの電子数)によって決まり、それぞれ元素名と元素記号がつけられており、それを表にしたものが元素の周期律表です。
原子は構造的あるいは物理的な概念であるのに対し、元素は特性の違いを示す化学的な概念といえます。2012年現在、人工的に作られた原子も含めて118種類の元素が発見されています。

【同位元素】
 同じ原子番号であっても核の中の中性子数が異なる原子を同位元素(アイソトープ、同位体)といいます。
同位元素には安定して存在する元素と、不安定な元素(放射性同位元素)とがあり、放射性元素は自然界に存在する天然放射性元素と、加速器や原子炉で作られる人工放射性同位元素とに分けられます(図1)。


(図1)原子の構造と同位元素


※素粒子
物理学において素粒子とは、物質を構成する最小の粒子のことですが、原子より小さい粒子(陽子、中性子、電子)を含めて素粒子ということがあります。
厳密に言えば、陽子や中性子は3つのクォーク(素粒子)からできています(図2)。

(図2)物質の階層構造