原子・原子核の組み立てとは? 自然放射能とは?

原子の組み立て

地球上のあらゆる物質は、水素・酸素・炭素などのような
いろいろな元素がむすびついてできたものです。
これらの元素には、その元素固有の原子があります。

そして、すべての原子は、中心に1つの重い原子核があり
そのまわりをいくつかの軽い電子が、ぐるぐるとまわっている仕掛けになっています。

原子の直径の大きさは、約1億分の1センチぐらいですが
電子や原子核の大きさは、原子の大きさの1万分の1ぐらいの大きさです。

たとえば、直径が10メートルの球を1つの原子とすると
原子核や電子の大きさは、直径が1ミリくらいの小さな粒にあたります。
原子の中は隙間だらけで、ほとんど空っぽだといってもよいほどです。

原子核は+(正)の電気をもち
電子は-(負)の電気をもっているので互いに引きあっています。

電子が、この引力で、原子核に引き寄せられないのは、電子が原子核のまわりを
ぐるぐるとまわっていて、引力と遠心力とが、うまくつりあっているからです。

原子の組み立ては、太陽系によく似ています。

太陽系では、万有引力、すなわち、物体と物体との間の引力で
太陽が、水星や地球などの惑星をひいていますが
原子核が電子をひく力は、+と-の電気のあいだの引力であるという点が違っています。

水素や酸素など、いろいろな元素の原子が違うのは
外をまわっている電子の数と原子核のしくみが、それぞれ違うからです。




原子核の組み立て

原子核のうちで、水素の原子核が、いちばんかんたんで
これを、とくに陽子(プロトン)と言います。

陽子は、電子と同じ量の、+の電気をもっています。
また、この陽子とほとんど同じ質量をもっていて
電気をもたない粒子を中性子(ニュートロン)と言います。

そして、原子核は、この陽子と中性子が集まってできています。

たとえば、水素には、質量数が、1と2と3の同位元素があります。
質量数2の水素は、重水素とよばれ、陽子と中性子が1つずつむすびついてできています。

また、質量数3の水素は三重水素とよばれ
陽子1つと中性子2つとがむすびついています。

すべての原子は、原子番号だけの電子をもっています。
たとえば、水素原子は、原子番号が1だから
電子を1個、ヘリウム原子は2個、ウラン原子は92個もっています。

ふつうの原子は、電気をもたないようになっているので
原子核の中には原子番号と同じ数の陽子があって
電子の-の電気を中和していると考えられます。

たとえば、質量数が238のウラン原子は原子番号が92ですから
238-92=146となり、146個の中性子をもっています。

ですから、質量数が、238のウラン原子は
中心に92個の陽子と146個の中性子とが集まった原子核があって
そのまわりを92個の電子が、いろいろの軌道を描いてまわっていることになります。

原子核のまわりを、ぐるぐるまわっている電子は
そのエネルギーの一部を、電磁波として、放出することがあります。
これが光やX線です。



自然放射能

水素と酸素が化合すると水になり、水を電気分解すると、また、水素と酸素になります。
しかし、原子核は、少しも変化しません。

ですから、むかしは原子は、永久に壊れないものだと考えられていました。

ところが、1896年にフランスのベクレルという学者が
ウランから正体のわからない放射線が、自然に出ていることを発見しました。
これを自然放射能と言います。

この現象は、有名なフランスのキュリー夫妻、その他の学者によって研究され
この放射線には、アルファ(α)線・ベータ(β)線・ガンマ(γ)線の
3種類があることがわかりました。

原子核がアルファ線やベータ線を出すと、ほかの元素の原子になります。
放射線を自然に出す元素は、自然放射性元素とよばれています。







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