【図解版】原子・分子・元素の違いと原子の構造を解説(陽子・中性子・質量数・原子番号)

【図解版】原子・分子・元素の違いと原子の構造を解説(陽子・中性子・質量数・原子番号)

【図解】高校化学基礎より、原子の構造、分子との関係性、原子と元素の違い、陽子・中性子・電子・質量数・原子番号の関係性と違い、原子核とは何かなど、具体的に図を示しながら丁寧に解説します。

元素

物質を構成する基本的な成分のことです。現在,約100種類の元素が見つかっています。

単体

1種類の元素からなる物質。(例)O2,H2,N2,Feなど

化合物

2種類以上の元素からなる物質。(例)H2O,NH3 ,NaClなど

原子の構造

原子の大きさ

直径1010m程度の粒子です。

ちなみに1010というのは
$$\frac{1}{10^{10}}$$

という意味です。

すべての物質は原子から構成されています。

私たちの体も机もスマホも空気も水も建物もすべてです。

原子は原子核と電子からできており、原子核の周りを電子がぐるぐると回っています。

原子核と電子(原子の構造)

しかも、原子核は直径1015~1014m程度、つまり

$$\frac{1}{10^{15}}$$

程度なので、原子核と原子では、105倍くらいの違いがあります。

105倍というと、10万倍の差です。

原子核が1円玉の大きさと仮定すると、原子は東京ドームくらいの大きさになります。

それくらい大きさに違いがあります。

原子の質量と電荷

下の表のように原子核は陽子と中性子からできています。

陽子とはプラスの性質をもった粒子です。

中性子は電荷を帯びていません(プラスマイナスゼロ)。

電子はマイナスの性質をもった粒子です。

このため、陽子の影響でプラスの性質をもった原子核とマイナスの性質をもった電子がお互いに引き合うことで回転しています。

地球の周りを月がグルグル回っているのもお互いに引き合っている(=万有引力)からですね。

これと同じ仕組みです。

粒子電荷質量比
原子核陽子+1
中性子
電子-1約1/1840

次に質量比を見ると、陽子と中性子の質量比に対して電子の質量比は約1/1840とかなり小さいです。そのため、原子トータルの質量を考えるときには電子の質量は無視できますね。

原子番号

原子核中の陽子の数はそれぞれの元素に固有のもので,陽子の数が変われば元素が変わります。

原子番号=陽子の数=(電子の数)

質量数

真ん中の原子核中の陽子の数+中性子の数

陽子と中性子に比べると、周りをグルグル回っている電子の質量は軽すぎるため無視できます。

元素記号

元素記号は以下の図のようなルールで記述されます。

元素記号の書き方

この例の元素Naはナトリウムという元素です。

原子番号が11番なので、陽子の数が11コ
陽子の数は電子の数と同じなので、電子の数も11コ
陽子の数+中性子の数=質量数であり、質量数が23なので、中性子の数は23-11=12コ

となります。

書き方のルールを覚えておきましょう。

原子・分子・元素の違い

最後に、原子・分子・元素の違いについて説明します。

例えば、水H2Oの場合、

水素原子2個と酸素原子1個の3個の原子からできた分子です。

元素としては水素と酸素の2種類と考えます。

つまり、

原子は物質を構成する粒子のことで、

元素は原子の種類のことです。

分子は非金属の原子がいくつか結合し安定な形になった物質のことです。

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