原子モデル

Atomic Models

物質を分け続けると、その物質の性質を持つ最小単位である原子にたどり着きます。原子は原子核の陽子と中性子、そして核の周りを回る電子からできています。ドルトンからボーアまでの原子モデルは実験で少しずつ修正され、電子を失ったり得たりするとイオンになります。このページではドルトン・トムソン・ラザフォード・ボーアのモデルを選び、原子構造とイオンのでき方を図でたどりましょう。

原子とは？

⚛️ 物質を分け続けると？

①紙を切り続けると→紙の性質を保てない点に達する

②物質の性質を持つ最小単位＝原子

③原子は非常に小さく直接見えない(約10⁻¹⁰m)

原子モデルの変遷

💡 モデル変遷の理由

①ドルトン：原子は分割不可→電子発見で崩壊

②トムソン：正電荷中の電子→アルファ散乱実験で修正

③ラザフォード：核＋軌道→電子のエネルギー問題

④ボーア：電子は特定軌道(エネルギー準位)のみ

原子の構造

原子の構成

原子＝原子核(陽子＋中性子)＋電子

陽子数＝電子数→電気的に中性

原子番号と質量数

原子番号＝陽子数、質量数＝陽子＋中性子

原子番号が同じなら同元素、質量数が違えば同位体

イオンの生成

陽イオン

原子 − 電子 → 陽イオン(+)

ナトリウム(Na)：電子1個失う → Na⁺

陰イオン

原子 + 電子 → 陰イオン(−)

塩素(Cl)：電子1個得る → Cl⁻

💡 イオンができる理由

①原子は最外殻電子を満たそうとする

②金属(Na, Mg)：電子を失い陽イオン

③非金属(Cl, O)：電子を得て陰イオン

総まとめ

原子の核心

原子＝核(陽子+中性子)＋電子／陽子数＝原子番号

モデル：ドルトン→トムソン→ラザフォード→ボーア

🎯 試験ポイント

①ドルトン(硬球)→トムソン(プディング)→ラザフォード(惑星)→ボーア(軌道)

②原子核＝陽子(+)＋中性子(0)、電子(−)は外側

③陽子数＝電子数→中性原子

④陽イオン：電子失う(+)、陰イオン：電子得る(−)

⑤原子番号＝陽子数＝電子数(中性のとき)

例題と単元テスト

例題 1

ある原子は陽子11個、電子11個、中性子12個からなる。この原子の原子番号と質量数は？

原子番号は陽子の数に等しく、質量数は陽子の数と中性子の数の和である。

陽子が11個なので原子番号は11、質量数は11 + 12 = 23である。

▸ 原子番号11、質量数23

原子番号 = 陽子の数、質量数 = 陽子 + 中性子。

例題 2

ナトリウム原子(Na)が電子を1個失うとどんな粒子になり、その電荷は？

原子が電子を失うと(+)の陽イオンになり、電子を得ると(−)の陰イオンになる。

ナトリウムが電子を1個失うと(+)の電荷をもつナトリウムイオンNa⁺になる。

▸ 陽イオンNa⁺((+)の電荷)

電子を失うと陽イオン、電子を得ると陰イオンになる。

単元テスト類題

原子の構造とイオンについての説明として正しいものは？

①原子番号は中性子の数に等しい

②原子は陽子の数と電子の数が等しく電気的に中性だ

③原子が電子を得ると陽イオンになる

④質量数は電子の数と陽子の数の和だ

⑤原子核は電子だけからなる

▸ ② 原子は陽子の数と電子の数が等しく電気的に中性だ

原子は(+)の陽子の数と(−)の電子の数が等しいので全体として中性である。

原子番号は陽子の数に等しく(①)、電子を得ると陰イオンになり(③)、質量数は陽子と中性子の和で(④)、原子核は陽子と中性子からなる(⑤)。