無機化学の基礎 原子の構造 電子と原子核

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電子(electron)は原子を構成するレプトン(素粒子)。 質量×kg,電荷×C,半整数のスピンをもつ。 スピンとは、電子が公転しているという古典的なモデルでは、電子の自転と解釈される。電子は自転することによって磁気モーメントをもつ。スピンには上向きスピンと下向きスピンがある。多くの原子は、上向きスピンの電子と下向きスピンの電子を同数もっており、磁気モーメントは打ち消されているが、強磁性体である鉄のようにそうなっていない原子もある。 半整数スピンをもつ粒子をフェルミ粒子という。フェルミ粒子はパウリの排他原理に従う。


原子核は、陽子(proton)と中性子(neutron)から構成されている。陽子はハドロンに属するフェルミ粒子である。極めて安定で寿命が長く、未だに陽子の崩壊が確認されていない。質量×kgで質量は電子のそれのおよそ1800倍である。電荷は×Cで、スピン1/2。 中性子は、質量が電子のおよそ1800倍であるが、陽子よりわずかに大きい。電気的に中性、つまり電荷をもっていない。原子核内では安定に存在するが、原子核から取り出すとβ崩壊し、陽子と電子(と反電子ニュートリノ)になる。 陽子はプラスの電荷をもち、中性子は電気的に中性なので、結局原子核全体としては正の電荷をもつことになる。 なお、陽子と中性子は中間子によって引き合っている。