陽子が何であるかを決めます
陽子数、つまり原子番号Zが、元素そのものです。陽子が6個なら炭素であり、それ以外の元素が炭素になることはありません。Zを変えると、ある元素が別の元素へ変わります。これは錬金術師が望んだことであり、原子炉が行っていることでもあります。
サンドボックス・ライブシミュレーション
原子を作る
陽子を1個加えると元素が変わります。中性子を1個加えると同位体が変わります。電子を1個加えるとイオンになります。以下のすべてが、その瞬間に更新されます。
P 陽子 N 中性子 E 電子 Shiftキーで削除
陽子
中性子
電子
同位体
¹²C
ドラッグで回転・スクロールで拡大
ジャンプ
チャレンジモード
スコア 0 連勝 0
チャレンジモードはオフです。
オンにすると、12個の核種作成パズルに挑戦できます。
表示しているもの
3つの粒子が、すべてを決めます
中性子が寿命を決めます
中性子は質量を加え、重要なことに、陽子間の静電反発を弱めます。中性子が少なすぎても多すぎても、原子核は崩壊します。同じ元素で中性子数が異なるものは、異なる同位体です。炭素12は永遠に安定ですが、炭素14の半減期は5,730年です。
電子が性質を決めます
化学は、すべて電子についての物語です。電子を1個取り除くと正の陽イオンになり、1個加えると負の陰イオンになります。原子は最外殻を満たすために電子を受け取り、失い、共有します。この1つの傾向が、学習するほぼすべての反応を説明します。
安定性の判定
安定の谷
既知のすべての核種を、片方の軸に陽子、もう片方に中性子を取って図示すると、安定な核種は細く湾曲した帯を形成します。これが安定の谷です。軽い元素ではNはZに近い値です。Zが増えると陽子同士の反発が強くなるため、原子核が結合状態を保つには比例して多くの中性子が必要になり、帯はN ≈ 1.5 Zに向かって上へ曲がります。
帯より上に外れると、その核種は中性子過剰です。中性子が陽子に変わり、電子（β⁻崩壊）を放出します。帯より下に外れると陽子過剰であり、陽子が中性子に変わって陽電子（β⁺崩壊）を放出します。ビスマス（Z = 83）を過ぎると、安定の谷は単純に尽きます。どのように中性子を配置しても、これほど多くの陽子を無期限に一緒に保つことはできません。
中性子（縦軸）と陽子（横軸）・作成した原子核を表示
よくある質問
原子、同位体、イオン
同位体とイオンの違いは何ですか。
同位体は中性子数が異なります。同じ元素で、質量が異なり、化学的性質は同じです。イオンは電子数が異なります。同じ元素で、質量は同じですが、化学的性質は大きく異なります。炭素12と炭素14は互いに同位体であり、NaとNa⁺は原子とそのイオンです。陽子を変えると、元素そのものが変わります。
なぜ電子は原子核に向かってらせん状に落ち込まないのですか。
古典物理学によれば、軌道を回る電荷はエネルギーを放射し、約10⁻¹¹秒で崩壊するはずです。実際にはそうならず、その失敗が量子力学を生み出すきっかけになりました。原子内の電子はそもそも軌道を回っていません。一定の最低エネルギーを持つ定常波として存在しています。そこから落ち込める、より低い状態はありません。ここに描かれた環は便宜的なものです。各元素ページの軌道ビューアーには、実際の確率雲が表示されます。
各殻には何個の電子が入りますか。
殻nには最大で2n²個の電子が入ります。つまり、2、8、18、32個などです。ただし、殻は厳密に順番どおりには満たされません。4s軌道は3d軌道より低いエネルギーにあるため、3dより先に満たされます。これが、このビルダーが従うマーデルング則です。この順序があるからこそ、遷移金属は周期表の中央にブロックを形成します。
鉄56はなぜ特別なのですか。
鉄56（およびニッケル62）は、核子1個あたりの結合エネルギー曲線の頂点に位置します。これより軽いものを融合するとエネルギーが放出され、これより重いものを分裂させてもエネルギーが放出されますが、鉄はどちらも起こしません。そのため、大質量星の核融合は鉄で止まり、その後に核が崩壊します。また、体内にある鉄より重い元素は、通常の恒星燃焼ではなく、超新星または中性子星の衝突で作られたのです。
元素119を作ることはできますか。
ここでは、まだラボでも作られていません。このビルダーが118で止まるのは、現在の周期表がそこで終わっているためです。日本、ロシア、米国の研究チームは、119と120を作ろうとして10年以上にわたりアクチノイド標的にビームを照射してきました。しかし、原子核はどの検出器でも記録できるより速く崩壊してしまいます。