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電気の基礎の基礎・物質の構造をちょっと復習
物質の構造
電気の根源を考える前に、中学高校時代に習った物質の構造をちょっと復習しておきます。
解説
全ての物質は原子という小さな粒子の集まりである
この世の物質をどんどん小さく分解していくと分子という粒、さらに分解すると原子と呼ばれる粒となります。
原子の構造は
- 原子核と周りを回るマイナスの電荷を持った電子から構成されます。
- 原子核は陽子と中性子と中間子から構成されます。
- 陽子はプラスの電荷を持ち、その大きさは電子と同じです。
- 中性子と中間子は電荷がなく中性です。
- 電子や陽子の素粒子が電荷を持つ根本理由は現時点では不明です。
- 各電子軌道に入り得る電子数は決まっている（パウリの禁止則）
- いちばん外側の電子（価電子）は結合や電気に関与する重要な電子です。
実際の原子のスケール感
上の原子の構造図はあくまでもざっくりとした構造を示しただけのもので、実際のスケール感とは大きく異なります。実際は、原子の大きさと比べると原子核や電子は圧倒的に小さく絵にすることは到底できません。（最も小さな水素原子でも、原子核の大きさは原子の2万分の1程度です）
実際の原子の姿は絵にすることはできない
上に書いた原子のスケール感の話は無視したとしても、実際の原子の姿を絵にすることはできません。中学や高校で学んだ上図のような原子核の周りを電子がクルクルと回っている原子モデル（古典的原子モデル）と実際とはかなり違うようす。では、実際の原子はどのようになっている（と考えられている）かと言うと、原子核の周囲に電子が確率的に分布した構造となっています。測定技術の限界で確率的にしか分からないという意味ではなく、文字通り、電子の存在位置は確率的にしか表現できない、という意味です。もう少し言い方を変えると、色々な可能性（確率）が重ね合わさった状態で電子が存在しているということです。この辺は量子論的な考えなので、頭でイメージするのはちょっと難しいです。
昔々学校で習ったことを少し思い出して頂けたでしょうか？
次からは電気の元に関するお話です。
