seegongsik
中学2年生 (13-14歳)

中2 原子モデル わかりやすく

Atomic Models

原子はとても小さく、今でも目で直接見ることはできないので、科学者たちは実験の結果を説明できる原子のすがた、つまり原子モデルを考え、新しい実験と合わなければ直してきました。 それ以上分けられない球としたドルトンのモデルは、電子が発見されるとトムソンのモデルに、金ぱくに当てたアルファ粒子がはね返る実験のあとは、中心に原子核があるラザフォードのモデルに変わりました。 今日では、原子は陽子と中性子でできたとても小さな原子核と、そのまわりの電子からなり、陽子の数と電子の数が等しいので電気的に中性だと説明します。 四つのモデルを順に選ぶと原子のすがたが実験によってどう変わってきたかが見え、下の図ではリチウム原子の陽子、中性子、電子の数を数えられます。

原子とは何か

⚛️ 物質を分けつづけると
①物質を分けつづけていくと、それ以上分けられない小さなつぶに行きつくと考えたのが原子の出発点である。
②原子の直径は約10⁻¹⁰ mで、原子を1億個一列に並べてやっと1 cmほどになる。
③原子核は原子より約10万倍小さいが、原子の質量のほとんどすべてが原子核に集まっている。

原子モデルの移り変わり

💡 モデルが変わったわけ
①ドルトン（1803年）：原子はそれ以上分けられない球と考えた。
②トムソン（1904年）：原子から−の電気をもつ電子が出てくることを発見し、＋の電気の球の中に電子がうまったモデルを考えた。
③ラザフォード（1911年）：うすい金ぱくにアルファ粒子を当てると、ほとんどはそのまま通りぬけ、ごくまれに大きくはね返った。そこで原子の中心に小さく重い＋の原子核があると考えた。
④ボーア（1913年）：電子は原子核のまわりの決まった軌道だけを回り、軌道ごとにエネルギーが決まっていると説明した。

原子のつくり

原子のつくり
原子 = 原子核(陽子 + 中性子) + 電子
陽子の数と電子の数が等しいので、原子全体は電気的に中性である。
原子番号と質量数
原子番号 = 陽子の数、 質量数 = 陽子の数 + 中性子の数
陽子の数が同じなら同じ元素である。図のリチウムは原子番号3、質量数7である。

イオンができるわけ

陽イオン
原子 − 電子 → 陽イオン(＋)
ナトリウム（Na）はいちばん外側の電子1個を失ってNa⁺になる。
陰イオン
原子 + 電子 → 陰イオン(−)
塩素（Cl）は電子1個を受けとってCl⁻になる。
💡 イオンができるわけ
①原子は、いちばん外側の電子殻が満たされた安定な状態になろうとする傾向がある。
②ナトリウムやマグネシウムのような金属の原子は外側の電子が少なく、それを失って陽イオンになりやすい。ボーアのモデルの図のナトリウムも外側の電子が1個である。
③塩素や酸素のような非金属の原子は外側の殻がほぼ満たされていて、電子を受けとって陰イオンになりやすい。
④電子を失ったり受けとったりしても陽子の数は変わらないので、元素の種類は変わらない。

まとめ

原子の要点
原子 = 原子核(陽子 + 中性子) + 電子 ・ 原子番号 = 陽子の数
原子モデルは、ドルトン → トムソン → ラザフォード → ボーアの順に実験に合わせて直されてきた。
🎯 試験ポイント
①ドルトン（かたい球） → トムソン（電子がうまった球） → ラザフォード（原子核と電子） → ボーア（決まった軌道）。
②原子核は陽子(＋)と中性子（電気をもたない）からなり、電子(−)は原子核の外にある。
③中性の原子は陽子の数と電子の数が等しい。
④陽イオンは電子を失ったもの(＋)、陰イオンは電子を受けとったもの(−)。
⑤原子番号 = 陽子の数、質量数 = 陽子の数 + 中性子の数。

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。
1
原子番号は陽子の数と等しく、質量数は陽子の数と中性子の数の和である。
2
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11はナトリウムである。電子は質量がとても小さいので質量数には数えない。
例題 2
ナトリウム原子（Na）が電子を1個失うと、どんな粒子になるか。また、その電気は。
1
原子が電子を失うと、陽子の数が電子の数より多くなり、＋の電気をもつ陽イオンになる。
2
ナトリウムはいちばん外側の電子1個を失い、陽子11個、電子10個のナトリウムイオンNa⁺になる。
▸ 陽イオンNa⁺（＋の電気）
ボーアのモデルの図のナトリウム(2, 8, 1)から外側の電子1個を取ると、残った殻が満たされる。
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
1
原子は＋の電気をもつ陽子の数と−の電気をもつ電子の数が等しく、全体として中性なので、②が正しい。
2
原子番号は陽子の数と等しく（①）、電子を受けとると陰イオンになり（③）、質量数は陽子の数と中性子の数の和であり（④）、原子核は陽子と中性子からなる（⑤）。
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最終更新

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