原子と原子核の大きさ
(R4.5, R3.4, R2.4(化学), R1.3)
・原子の直径
：10-10m
・原子核の半径R
R：10-15～10-14m
R＝r0×(質量数)1/3
r0：1.2～1.4×10-15
・同位体
：同一原子番号で,中性子数が異なる核種の関係
・安定同位体
：放射性壊変を起こさない同位体
原子番号と中性子が偶数のものが多い
原子番号が大きくなるにつれて,中性子が過剰の状態で原子核は安定する
・放射性同位体
：放射性壊変を起こす同位体
・同重体
：質量数が互いに等しい関係
・核異性体
：原子核が一時的に励起した状態を保っている状態
・同素体
：同一元素の単体で,原子の配列(結晶構造)や結合様式の関係が異なるもの
量子数
(R4.31, R4.3(化学))
| 主量子数(n) | 方位量子数 | 磁気量子数 | スピン | 配置可能電子数 |
| 1(K殻) | 0 | 0(s) | ×2 | 2 |
| 2(L殻) | 0 | 0(s) | ×2 | 8 |
| 0,1 | 1(p)＝-1,0,1 | |||
| 3(M殻) | 0 | 0(s) | ×2 | 18 |
| 0,1 | 1(p)＝-1,0,1 | |||
| 0,1,2 | 2(d)＝-2,-1,0,1,2 |
素粒子
(R3.2, R2.4.5)
| 名称 | 電荷 | スピン | 質量 | 原子質量/静止エネルギー | クォーク構成 |
| 陽子 | +1 | 1/2 (アイソスピン) |
1 | mp＝1.007u/ mpC2＝938MeV | uud |
| 中性子 | 0 | -1/2 (アイソスピン) |
1.001 | mn＝1.008u/ mnC2＝939MeV | udd |
| 電子 | -1 | 1/2 | 0.0005 | me＝0.0005u/ meC2＝0.511MeV | － |
| フォトン | － | 1 | 0 | 0 | － |
・u：アップクォーク
d：ダウンクォーク
・原子質量
(R4.11)
：1u＝1.66×10-27kg＝931MeV
12Cの原子1つを12u,1原子質量をその1/12と定義
・重陽子
：水素の安定同位体である重水素の原子核をいい,
陽子と中性子の2個の核子で構成されている
・三重陽子(トリトン)
：陽子１個と中性子２個で構成される
・核磁気モーメント
：原子核の磁気モーメントであり,陽子および中性子のスピンから生じ,
陽子と中性子の数がともに同じかつ偶数の場合にのみ核磁気モーメントはゼロとなる
4つの力
(R5.31, R2.6)
| 4つの力 | 電磁相互作用 | 重力 | 弱い相互作用 | 強い相互作用 |
| 相対強度 | ～10-2 | ～10-39 | ～10-13 | 1 |
| 作用距離 | ∞ (1/距離^2に働く) |
∞ (1/距離^2に働く) |
ほぼゼロ | 近接～10-15m |
| 例 | クーロン力 | 引力 | β壊変， μ粒子崩壊 |
核力 |
結合エネルギー
(R5.31, R3.5)
・核力(強い相互作用)によって生じる
→距離が離れると効果がない
・原子核の質量は構成核子の質量の和より小さい
→質量欠損で核子間の結合エネルギーに消費
・質量60(Feくらい)近くで最大となる
→Feの結合エネルギー：8.8MeV
・核子当たりの平均結合エネルギーは1～9MeV
・陽子－陽子間にはクーロン力も働く
・α粒子は極大値を取り,約7MeV
電離・励起
・W値
(R4.15.27, R2.15)
：1イオン対を生成するのに必要なエネルギー
電離エネルギーの約2倍
放射線の種類に依らない値
原子番号が大きい
→ W値が小さい
空気のW値＝34eV
水素のイオン化エネルギー＝13.6eV
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