宇宙にあるものはすべて——いま座っている椅子も、飲む水も、自分の体も——原子からできています。原子はおそろしく小さい（直径は 0.0000001 mm ほど）のですが、その構造が分かると化学のほとんどが説明できます。しくみを見ていきましょう。

原子と周期表がまだ手に負えない感じですか。

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原子とは何か

原子 は、その元素の化学的な性質を保つ最小の単位です。原子は、より小さな三種類の粒子——陽子、中性子、電子——からできています。
p⁺電荷 +1陽子n⁰電荷なし中性子e⁻電荷 −1電子
原子の中にある三つの主な粒子と、その電荷。
粒子ある場所電荷相対質量
陽子原子核+11
中性子原子核01
電子原子核をとりまく殻−1≈ 0（ごくわずか）
中性の原子では陽子と電子の数が等しく、電荷は打ち消し合います。原子がどの元素に属するかを決めるのは陽子の数です。陽子の数を変えれば、まったく別の元素になります。

原子核と電子殻

陽子と中性子は、原子の中心にある 原子核 にぎゅっと詰まっています。電子は原子核のまわりを、殻（またはエネルギー準位）と呼ばれる領域で動きます。各殻には、入れる電子の最大数が決まっています。

6p⁺6n⁰e⁻e⁻e⁻e⁻e⁻e⁻第1殻第2殻
炭素原子（原子番号 6）のボーアの模型：原子核に陽子 6 個と中性子 6 個、二つの殻に電子 6 個。
  • • 第1殻（原子核にいちばん近い）：最大 電子2個
  • • 第2殻：最大 電子8個
  • • 第3殻：最大 電子8個（はじめの20元素について）
  1. 11個の電子を殻に配置します。
  2. 第1殻：電子2個。残り：11 − 2 = 9。
  3. 第2殻：電子8個。残り：9 − 8 = 1。
  4. 第3殻：電子1個。
  5. ナトリウム：2, 8, 1  （2.8.1 と書くこともあります）

原子番号・質量数・同位体

原子番号 は原子核にある陽子の数です。元素ごとに決まっています。水素＝陽子1個、炭素＝陽子6個、金＝陽子79個。
質量数 は、原子核にある陽子と中性子の合計です。Mass number = protons + neutrons
  1. 中性子 = 質量数 − 原子番号
  2. 中性子 = 12 − 6 = 中性子6個
同位体 は、中性子の数がちがう同じ元素の原子です。つまり原子番号は同じで、質量数がちがいます。例：炭素12（¹²₆C）と炭素14（¹⁴₆C）——どちらも陽子は6個ですが、中性子はそれぞれ6個と8個です。
同じ元素の同位体は、化学反応ではほとんど同じようにふるまいます（電子の数が同じ＝化学的性質が同じ）。けれども物理的にはちがうことがあります。放射性の同位体もあります（炭素14は年代測定に使われます）。

周期表——なぜそう並んでいるのか

周期表は、知られている元素を原子番号の順に並べたものです。同じ 列（族）にある元素は、いちばん外側の殻にある電子の数が同じです。だから化学的な性質が似ています。

H

水素

番号 1 | 1

電子1個、殻1つ

He

ヘリウム

番号 2 | 2

最外殻が満杯——とても安定

Li

リチウム

番号 3 | 2, 1

最外殻の電子1個——反応しやすい

Ne

ネオン

番号 10 | 2, 8

最外殻が満杯——貴ガス

Na

ナトリウム

番号 11 | 2, 8, 1

最外殻の電子1個——反応しやすい

Cl

塩素

番号 17 | 2, 8, 7

最外殻の電子7個——反応しやすい

原子と分子と化合物： 原子は一つの粒子です（たとえば Na）。分子は二つ以上の原子が結びついたものです（たとえば O₂ ——酸素原子2個）。化合物は、ちがう元素からできた分子です（たとえば H₂O ——水素と酸素）。
  • 原子番号 = 陽子の数（元素ごとに固有）。
  • 質量数 = 陽子 + 中性子。
  • 中性子 = 質量数 − 原子番号。
  • 中性の原子では、陽子と電子の数が等しい。
  • 電子は順に殻を満たす：2、8、8（はじめの20元素）。
  • 同位体：同じ元素で、中性子の数がちがう。

  1. 酸素は原子番号 8、質量数 16 です。中性の酸素原子には陽子・中性子・電子がそれぞれ何個ありますか。

    ヒント：中性子 = 16 − 8。電子 = 陽子（中性の原子）。

  2. マグネシウム（原子番号 12）の電子配置を書きなさい。

    ヒント：殻を順に満たします。2、8、残りは第3殻へ。

  3. ある原子には陽子17個と中性子18個があります。質量数はいくつですか。どの元素ですか。

    ヒント：質量数 = 陽子 + 中性子。原子番号17は塩素。

  4. 塩素35と塩素37は同位体です。共通点は何ですか。ちがいは何ですか。

    ヒント：同じ：陽子（17）。ちがう：中性子（18 と 20）。

  5. 周期表の同じ族の元素は、なぜ似たように反応するのですか。

    ヒント：最外殻の電子について考えましょう。

次は：結合と反応

原子が分かったら、次は原子どうしがどう結びつくかです——イオン結合（電子の受けわたし）と共有結合（電子の共有）。これで、水が液体であることや食塩が結晶であることが説明できます。化学を筋道立てて理解する手助けが必要なら、まず面談から始めてください。いっしょに進めていきます。