原子核の知りたい知識満載!見やすい図で誰でもすぐわかる記事!

物理 2017.2.1
原子核の知りたい知識満載!見やすい図で誰でもすぐわかる記事!

高校物理における原子核について、スマホでも見やすいイラストで解説します。

現役の早稲田生が、物理が苦手な生徒でも原子核が理解できるようにわかりやすく解説します。

本記事を読めば、原子核とは何か・原子核の大きさ・原子核の質量の単位・原子核の崩壊と半減期について理解できるでしょう。

ぜひ最後までお読みください!

 

 

    1:原子核とは?発見した人もわかる!

    まずは原子核とは何かについてスマホでも見やすいイラストで解説します。

    イギリスのラザフォードという化学者は、実験を行った結果、原子内の正電荷は、原子の中心にある小さな部分に集まっていることがわかりました。

    この原子の中心にある小さな部分のことを原子核と言います。

    原子核とは何かの解説画像

    原子核は、原子の直径のおよそ10-5倍の大きさであると言われています。

    原子核は、単に核とも言われており、原子核は陽子と中性子から構成されています。

    原子核は、電子と共に原子を構成しているのです。

    以上が原子核とは何かについての解説です。

     

      2:原子核の大きさ

      では、電子と共に原子を構成している原子核の大きさはどれくらいなのでしょうか?

      原子の大きさはおよそ10-10[m]程度です。

      ※10-10[m]=0.1[nm:ナノメートル]です。

      先ほどにも述べたように、原子核の大きさは原子のおよそ10-5倍の大きさですので、原子核の大きさはおよそ10-15[m]になります。

      原子核は陽子と中性子から構成されており、原子核の半径R[nm:ナノメートル]と質量数Aとの間には、

      R ≒ 1.2 × 10-6 × 3√A

      という関係式が成り立ちます。

      ※質量数が何かわからない人は、質量数について解説した記事をご覧ください。

      以上の関係式は受験においては特に覚える必要はないので安心してください。

       

      3:原子核の質量の単位

      原子核の質量の単位イメージ画像

      原子核の大きさがわかったところで、次は原子核の質量の単位について解説します。

      原子核の質量の単位は、炭素原子C(質量数12、原子番号6)の質量の1/12を用いれば、その質量数とほぼ同じになることがわかっており、その質量の単位を原子質量単位[u]と呼んでいます。

      1原子質量単位[u] ≒ 1.66×10-27[kg]

      です。

      1原子質量単位は、およそ核子1個分の質量です。

      ※核子とは、陽子と中性子をまとめたもののことです。

       

        4:原子核の崩壊と半減期

        原子番号83のビスマスまでの原子核は比較的安定しているのですが、原子番号84以上の原子核は不安定になります。

        不安定なままでは困るので、原子核は放射線を放出しながらより安定な原子核に変換しようとします。

        このように、原子核が放射線を出しながらより安定な原子核に変化することを原子核の崩壊と言います。

        原子核の崩壊においては、原子核全てが崩壊するのにかなり時間がかかります。

        そこで、ある時点で存在していた原子核の半分が崩壊するのにかかる時間を半減期と言います。

        半減期の解説画像

        半減期はセンター試験や定期テストでもよく問われます。

        半減期を学習したい人は、半減期について詳しく解説した記事をぜひご覧ください。

         

        いかがでしたか?

        原子核の概要がわかりましたか?

        特に、原子核の崩壊と半減期の関係は高校物理でも重要な分野の1つなので、ぜひ理解しておきましょう!

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        この記事の執筆者

        ニックネーム:やっすん

        早稲田大学商学部4年
        得意科目:数学