原子と原子核　　〜その大きさのイメージ〜

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　理科のお話５で、原子の惑星モデルのことを説明しました。
　その中では、原子、および原子を構成する陽子、中性子と電子について質量の比較を行いました。
　ここでは、原子と、原子核の大きさの比較をして、原子について明確なイメージを持つことができるようにしましょう。


　理科のお話５で、太陽系の大きな広がりに比べて、その中心の太陽は実に小さな粒のように見えることをお話ししました。
　太陽系をコンパスで描いた円だとすると、太陽はその中心に残ったコンパスの針の穴の跡くらいの大きさだった。
　じゃあ、原子びついては、原子とその中心の原子核にはどのくらいの大きさの差があるのでしょう。
　理科のお話５の中で出てきた絵では、原子が直径2.5cm位、原子核は直径5mmに書いてあったわ。
　そうだったね。
　　　　 ここでもう一度、その絵、原子の惑星モデルの絵を見ておこう。
　どれどれ
　　　　 本当だ。太陽系の中の太陽の大きさとは、全く違ったイメージだ。
　太陽はあんなにおしとやかなのに、原子核は威張っているわ。



　本当のところはどうなんだろう？
　先生、ボクちゃんが高等学校のときに読んだ「化学�T」の教科書には、
　　　　 「原子の大きさは種類によって異なるが、直径がおよそ 10 ^-8 cm で、その中心にいくつかの陽子と
　　　　　 いくつかの中性子が結合してできた原子核が存在する。原子核の大きさは、さらに小さく、原子の大きさの
　　　　　 約10万分の１である。」
　　　　 て書いてありました。
　えっ、ワン君、自分では１才って言っていたのに、あれは嘘だったんだわ。
　　　　 本当は、もう２０才すぎているんでしょ。
　　　　　　　おじん〜

　本当に１才だよ。ワン。
　まあ、人の年齢などの、プライバシーに関わることを聞くことは控えましょう。
　は〜１。
　それにしても、ワン君は高等学校の化学の時間に習ったことなんて、よく覚えていましたね。
　　　　 きっと、化学が好きだったのかな。
　えっへんだワン。
　原子の中に原子核の大きさを直接測る方法はありません。
　　　　 でも、最新の科学の世界では、電子線を原子核に当てて、その曲がり方を詳しく調べることで、
　　　　 たくさんの原子の原子核の大きさが求められています。
　　　　 その結果、わかってきたことは、　

　　　　 という関係なんだ。
　先生、Aの右上に付いている1/3ってどういうことですか？
　立方根を表している記号だよ。
　　　　 この関係から、いくつかの原子の直径と原子核の直径を計算してまとめておこう。
　　　　 みんなも、周期表と電卓があれば計算できるよ。ただし、上の式で求められるのは「半径」。
　　　　 ここに示したのは「直径」だから注意が必要だよ。

　これを見ると、原子核が原子の大きさの約１０万分の１というのは、小さく評価しすぎだね。
　　　　 先生だったら、「数万分の１」くらいにしておきたいと思う。
　じゃあ、理科のお話５で見た絵は嘘だったって訳ね。
　あの絵の中では、原子核は原子の５分の１位だったもんな。


　ちょっとおもしろい計算をしてみましょう。

　　　　 まず、「原子は原子核の３００００倍」と仮定してみましょう。
　　　　 そして、ここにある、直径約１０ｃｍのソフトボールを原子核だとする。
　　　　 ソフトボールの周り、どこまでが原子の内側だろう？言い換えると、原子の一番外側を回っている電子はどのあたりにあるのだろう？
　計算は簡単で〜す。
　うん。１０ｃｍ×３００００を計算すればいいのだわ。
　１０ｃｍ×３００００＝３０００００ｃｍ
　　　　 ３０００００ｃｍ＝３０００ｍ＝３ｋｍ！！！！！
　その通りだね。仮に原子核の大きさをソフトボールくらいにすると、原子の大きさは直径約３ｋｍ。
　　　　 ソフトボールから１．５ｋｍの所を、一番外側の電子が回っていることになるんだよ。
　すごく遠いところまで電子は行っているんだわ。
　先生、原子核と電子の間には何があるんですか？
　何もない。原子核と電子の間に広がった空間は真空なんだ。

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