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電子の数が一個減ってるんですがどこに行ったんでしょう?
合わせて14C→14Nの反応の仕組みも教えてください。

質問者からの補足コメント

  • 説明が不十分で大変申し訳ありませんでした。14N→14Cではなく、14Nが中性子と衝突することで14Cに変化する反応です。
    以下、数件出版の「化学基礎」より抜粋です。
    「14Cは,大気中の窒素14Nの原子核に,宇宙線(宇宙空間からの放射線)によって生じた中性子が衝突することによって,絶えず生成している。一方,14Cは放射線を放出しながら自然に14Nになるので,大気中には14Cが一定の割合で含まれている。
    14N + n(中性子) → 14C + p(陽子) 14C → 14N + e-(β線)」

    上記の反応それぞれにおける電子の数が左辺右辺で合わないので、どうなっているのだろう、という質問でした。改めて回答を頂けると幸いです。

      補足日時:2015/12/29 23:43
  • 回答ありがとうございます。電子捕獲については調べては見たのですが、電子が陽子と衝突して中性子になるという理解間違いないでしょうか?
    この反応だと外部からの中性子は必要なさそうですが、補足で説明した反応とは機構が異なるのでしょうか?

    No.3の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時:2015/12/29 23:50

A 回答 (6件)

No.5です。

「お礼」に書かれたことについて。

>電子が放出されるということはベース線が出ているというのとは違うということでしょうか。

 いいえ、違います。「核反応」と、軌道電子による電離とを混同してはいけません。
 「ベータ線」は原子核から放出される高エネルギーの電子ですが、14C 生成で放出されるのは、核反応で「p(陽子)」が 放出されたことによる「余った軌道電子」です。軌道電子が外に飛び出しても、たいしたエネルギーは持ちません(No.5に「ふらふらと」と書いたのはそういう意味です)。普通に空気中や水の中に存在するイオンになるだけです。

 No.5には書きませんでしたが、
  14N + n(中性子) → 14C + p(陽子)
で放出される「p(陽子) 」と、1個余った軌道電子とがくっついて、「水素原子」になることもあると思います。そう考えれば、収支は合いますね。
 ただし「p(陽子) と余った軌道電子とがくっついて水素原子になる」のは核反応ではないので、上の式には書かないというだけです。
 核反応では、
   p(陽子) + e(電子) → n(中性子)
になってしまいますので。
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この回答へのお礼

重ねてありがとうございます。
要するに、余った軌道電子が放出される現象は「電離」という表現でよいのでしょうか?
電子が出るなら反応式に書けよという思いで一杯なのですが…

お礼日時:2015/12/30 13:07

「補足」に書かれているとおり、


  14N + n(中性子) → 14C + p(陽子)

という反応です。
 14N の原子核は、陽子7個と中性子7個でできていますが、これに中性子が衝突・吸収されて、陽子1個を放出して、陽子6個と中性子8個の 14C が生成するという反応です。
 大気圏内で14N と宇宙線によって一定の確率で生成され、14C が自然にベータ崩壊して減っていくものと平衡状態にあることで、大気中に一定量の 14C が存在しています。

 原子核の反応では、電子のことはほとんど度外視されますので、余った電子1個はふらふらと大気圏内をさまよって、別な気体分子や原子に捕獲され、何かのイオンになっている、と考えればよいでしょう。
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
電子が放出されるということはベース線が出ているというのとは違うということでしょうか。陽子が一個減ったために静電気力が弱まって自然と電子が放出され、しかもそれは反応式に含めないという認識で合ってますか?

お礼日時:2015/12/30 07:01

核反応では, 電子の数を意識しないことがよくあります. つまり, 「C」とか「N」とかの記号は, もともとは元素自体を表すんだけど

, 核反応を考えるときには「原子核」のみを表すと考えるのがよいかと.
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
意識しない、ですか。だからこそどうなっているか気になるんですね…

お礼日時:2015/12/30 07:03

それは簡単、素人は知らないが「陽電子捕獲」と呼ばれる核反応で14N核が周りの電子を吸い込んで14Cになる。


それに比し逆は陽子と電子を取り込まねばならない、陽電子はその辺に転がって居る(もちろん電子のすうまんぶんのいちだろう)だが遊んでいる陽子は非常に少ない、遊んでいる陽子は水素核、かヘリウム核で後者はβ粒子だが、遊んでいる水素分子なんか無い(いやもの凄く多いが、核反応に関与できるエネルギーは持っていない、他の核反応の「ついで」に現われる程度)
この回答への補足あり
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「14N から 14C」というのは地球上の普通の状態では起きないけど, 起きるとすれば


・炭素の陰イオンができる (その後の反応で余計な電子はどこかに持ちされられる)
・核内の陽子と合体した
のどちらかだと思う. 状況としては後者の方がありそうかな.

地球上で一般的なのは 14C→14N の β崩壊. きちんと書くと
14C → 14N + e^- + 反電子ニュートリノ
だな.
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まず、14Cが14Nに変化することはまずありません。


14Nが14Cに変化することはあります。

14Nの中性子が陽子と電子に分裂します。
その電子が外に飛び出す(β線)と陽子が残ります。
それゆえ、質量数が変化せず原子番号が1つ増えます。
これをβ崩壊といいます。
14N → 14C + e-
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