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原子の安定同位体の質量数はどのように決まるのでしょうか? 例えば、なぜLi(原子番号:3)の同位体は質量数6(天然の存在比:7.5%)のリチウムより、質量数7(天然の存在比:92.5%)のリチウムの方が天然に多く存在するのでしょうか?
ご教授していただければ大変助かります。

A 回答 (2件)

原子核の中のことは、化学よりも物理学のほうが適切ですね。



原子のでき方ですが、超新星爆発などでどのような原子ができるか
生成される原子核の安定性、中間体原子核のエネルギー状態が、関係
するのでしょう。
原子核の状態を完全に説明できる理論はまだないようです。
確かに、陽子数・中性子数が偶数の時は安定、特に魔法数 magic number
といわれる数では特に安定といわれてます。しかし、魔法数でもそれ以外
でも個々の数での安定度の差は説明できてません。たとえば、
テクネチウムは自然界になく、陽子数が 43 で放射性のものしかなく、
特に不安定な数なのでしょう。

ただ、安定度の測定は、各同位体の質量を正確に測り、質量欠損の量で
できます。

質問のリチウムですが、7-Li の方が、中性子数が 4 で安定でできやすかっ
たのでしょう。ほとんど、中性子数が偶数の方が存在比が多くなってます。
( 6-Li 6.015121 , 7-Li 7.016003 で 7-Li の方が質量欠損が大きい )

ベリリウムは、100% 9-Be で、陽子数 4 ,中性子数 4 の 8-Be は存在しま
せん。これは、安定すぎる 4-He が 2 個になってしまうからでしょう。
また、窒素は、14-N(99.634%),15-N(0.366%)で、奇-奇 の存在比が多く、
説明できません。(15-N は 中性子数が魔法数で安定なのに)
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この回答へのお礼

ご丁寧な回答、大変ありがとうございます。
お蔭様で、少しずつ理解だ進んできました。
また、物理学でも聞いてみようと思います。
本当にありがとうございました。

お礼日時:2005/11/15 09:49

これって、詳細はまだ未解明の問題だったと思います。

現在分かっていることは、魔法数と呼ばれる安定な陽子数や中性子数がいくつか存在するということです。

私は門外漢ですが、参考URLによると、原子核が“殻構造”を持っていることに反映しているともあります。

参考URL:http://www.riken.go.jp/r-world/info/release/pres …
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この回答へのお礼

ありがとうございます。
ご教授いただいたことを参考に勉強してみます。

お礼日時:2005/09/16 13:46

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Q原子の寿命と安定性について

原子はとても安定していて、寿命も何十億年だと聞いたことがあります。
とても不思議に思いますので質問いたします。

1.寿命は原子核の数が少ないほど永いのでしょうか?
2.寿命が尽きるとはどういうことをいうのでしょうか?光となり消滅してしまうのでしょうか?それは観測できますか?
3.もし電子がなくなって原子核になったらどうなるのでしょうか?まだ原子として存在できますか。それとも電子と対であるから安定していられるのでしょうか?
4.なぜそんなに安定しているのでしょうか?独楽や地球の自転のように回転しているからでしょうか。
5.原子と原子がくっついて分子になるときエネルギーは失われるのでしょうか?逆に分子から原子になるときにはどうでしょう。
6.陽子、中性子、電子に個性はあるのでしょうか?まったく同じ性質で区別ができないものですか?傷があったり、色があったり、固有周波数が違ったりしますか?
7.ビックバンのとき陽子、中性子、電子の中でどれが最初にできたのでしょうか?順番はわかっていますか?

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

1.原子核のうち中性子と陽子の数の和が、ある数の場合特に安定している数があります。それは「2、4、8、20、28、50、82、126」でこの数のことを「マジック数」と言います。

2.寿命が尽きるとは、原子核が他の原子核に変ることを言います。しかし、全部の原子核が他の原子核に変ることはありません。徐々に変っていって、元の原子核が最初の数の半分になるまでの時間を「半減期」といいます。他に1/e(eは自然定数)になるまでの時間を「平均寿命」といいます。

3.現時点では、電子は安定していて他の粒子に変りません。(素粒子が質量の小さい素粒子に変ることを「崩壊」するといいます)逆に、陽子は10^32(10の32乗)年以上の平均寿命があるとする理論(大統一論)がありますが、まだ実証されていません。(ちなみに、中性子は単独で存在する時は、約917秒で、陽子、電子、ニュートリノに崩壊します)

4.陽子や電子などの素粒子は、それぞれ「ハドロン族」と「レプトン族」のなかで、一番軽いのでそれより軽い素粒子には崩壊しません。

5.原子同士がくっついて分子になる時は、エネルギーは失われる場合と、エネルギーが生まれる場合があって、その具体的な反応の仕方で、変わります。

6.同じ素粒子同士は、区別できません。したがって

>陽子、中性子、電子に個性はあるのでしょうか?まったく同じ性質で区別ができないものですか?傷があったり、色があったり、固有周波数が違ったりしますか?

の答えは、Noです。

7.の質問には「まだ、よく分からない」が正解でしょう。

1.原子核のうち中性子と陽子の数の和が、ある数の場合特に安定している数があります。それは「2、4、8、20、28、50、82、126」でこの数のことを「マジック数」と言います。

2.寿命が尽きるとは、原子核が他の原子核に変ることを言います。しかし、全部の原子核が他の原子核に変ることはありません。徐々に変っていって、元の原子核が最初の数の半分になるまでの時間を「半減期」といいます。他に1/e(eは自然定数)になるまでの時間を「平均寿命」といいます。

3.現時点では、電子は安...続きを読む

Q質量欠損って何がなくなったの?

原発事故についての興味からいろいろ読んでいるのですが、ひとつ疑問が。

核融合あるいは核分裂の際に生ずる「質量欠損」は、一体何が「減って」しまったのでしょうか。
まさか素粒子ひとつひとつが小さくなったとは思えませんし。

お分かりだと思いますが、私は文系なので、できるだけ単純な足し算引き算でご教示いただけたら幸いです。

Aベストアンサー

ニュートン力学以前は「構成要素の質量の総和」を求めれば「全体の質量」が求まると考えられていたのですが、特殊相対論以降、その考えが正しくない事が明らかになったんです。
「全体の質量」と「構成要素の質量の総和」に差がある事をふまえて、その差が質量欠損と呼ばれています。

「質量欠損の分の質量」が消えたり減ったりした結果として、質量欠損が生じている訳ではありませんので、「何が減ったのか」という質問に対する答えは「何も減ってなどいない」という事になります。

核分裂により質量欠損が生じるのは、単に核分裂後に生じた粒子たちの質量を『個別に』考えているからです。たとえ核分裂後であっても、「核分裂してできた原子核たち全体」の質量は核分裂前と一切変わりません。



この質量の場合のように、「構成要素それぞれについて計算したある量の総和」が、
「全体に対してその量を計算して得られる量」と等しくないというのは、この質量の話に限った事ではありません。

a,b,cをベクトルとし
a= b + c
という関係があるとしましょう。

この時、三角不等式と呼ばれる
|a|≦|b|+|c|
という関係があります。(三角不等式と呼ばれます)
この不等式が言っているのは、
aという「全体」のベクトルの長さ(絶対値)は|a|よりも、
b,cという「(aの)構成要素」のベクトルの長さ(絶対値)の総和は|b|+|c|
の方が大きくなっています。


詳しい説明は省きますが、質量欠損というのも数学的にはこの三角不等式と等価な話です。a,b,cが原子核(の4元運動量)にベクトルの長さが原子核の質量に対応します。

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Q質量欠損 基本問題

4H →He +2e+ の反応で
中性水素原子の質量を1.007u
He原子の質量を4.002u
電子の質量を0.0005u とするとき

ΔM=4(1.007-0.0005)-(4.002-2*0.0005)-2*0.0005

という途中解答になっているんですが
 質量減少で 原子の質量から電子の質量を引いた
 原子核の質量で考えなければいけないのは
 なぜなのでしょうか?
 (計算上は打ち消しあって 関係なくなるのですが・・)

 基本的な質問で本当に申し訳ありません。。
 だれかお教え下さいm(._.*)mペコッ

Aベストアンサー

これって核融合の所で出てくるやつですよね?ってことは、

左辺のHは水素原子核(陽子)で、右辺のHeはヘリウム原子核を表していますよね?

左辺のHと、右辺のHeが原子核を表している以上、原子核の質量で考なければなりません。

記憶があやふやなので、間違っているかもしれません。(間違ってたらすいません)


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