原子の中には何があるの？

小さい、さらに小さい

原子は信じられないほど小さいものです。原子を数百万個横一列に並べても、この文の終わりの句点の幅にやっと届くくらいです。

原子（atom）という言葉は、「切り分けられない」を意味するギリシャ語の atomos に由来します。長いあいだ、人々は原子がこれ以上小さくならない最小のものだと考えていました。ところが1897年以降、科学者たちは原子がさらに小さな部品でできていることを発見しました。

原子核：陽子と中性子

どの原子の中心にも原子核があります。そこには2種類の粒子、つまり正の電荷をもつ陽子と、まったく電荷をもたない中性子が入っています。

原子核は原子全体に比べるととても小さいものです。原子がスポーツスタジアムほどの大きさだとすると、原子核は真ん中にあるエンドウ豆くらいの大きさです。それでも、陽子と中性子は電子よりずっと重いため、原子核は原子の質量の99.9%以上を占めています。

同じ種類の電荷は反発し合うので、原子核の中の陽子どうしは押し合っています。それでも、ごく短い距離でだけはたらく非常に強い力が、陽子と中性子をまとめています。

電子：外側にあるもの

電子は陽子よりずっと軽く、陽子1個の質量に相当するには電子が約1,836個必要です。電子はそれぞれ負の電荷をもちます。

異なる電荷は引き合うので、正の原子核が負の電子を引っ張ります。この引力が電子を原子核の近くにとどめています。

電子は電子殻とよばれる層に並んでいます。第1殻には最大2個、第2殻には最大8個まで入ります。図では電子が円の上の点として描かれることが多いですが、実際の電子は惑星のようにきれいな軌道をたどるわけではありません。ぼんやりとした雲のように広がっていて、各殻は実際にはエネルギー準位です。

電荷と質量の早見

陽子の電荷は+1で、質量は約1原子質量単位（u）です。原子の質量を表すためにつくられた、非常に小さな単位です。

中性子は電荷をもたず（0）、質量は約1 uで、陽子とほとんど同じです。

電子の電荷は−1で、質量は約0.0005 uしかありません。あまりに小さいので、ゼロとみなすことも多いです。

原子全体が電気を帯びていない理由

原子では、電子の数が陽子の数と等しくなっています。正の電荷と負の電荷が打ち消し合うので、原子全体としては電気的に中性です。

炭素原子がよい例です。陽子が6個、電子が6個あるので、電荷はつり合っています。ほとんどの炭素原子は中性子も6個もっています。6個の電子は2つの殻に入り、第1殻に2個、第2殻に4個です。

ふつうの化学反応では原子核は決して変わりません。原子は電子を受け取ったり、失ったり、共有したりするだけです。電子を得たり失ったりした原子は、イオンとよばれる電荷をもった粒子になります。電子を1個失ったナトリウム原子は Na⁺ に、電子を1個得た塩素原子は Cl⁻ になります。