ボーアの原子模型：電子配置アニメーションBohr Model of the Atom: Electron Shells Animation

1予想しよう（触る前に）Predict (before you touch anything)

1. 原子番号 11 のナトリウム原子には電子が何個ありますか。それらはどの電子殻に何個ずつ入ると思いますか。How many electrons does a sodium atom (atomic number 11) have? How many do you think go into each shell?💡 原子番号は陽子の数です。原子全体が電気的に中性であることと、内側の殻に入れる電子の数には上限があることを考えましょう。The atomic number is the number of protons. Remember that the atom is electrically neutral, and that each inner shell can only hold a limited number of electrons.

2動かしてみようTry it

1. 初期状態（「原子番号 Z（＝陽子数＝電子数）」= 11）で、原子核に書かれた元素記号と電荷（Na、11+）、各殻を回る電子の数と、画面左上・右の配置表示（K:2 L:8 M:1）を確かめる。In the starting state ("Atomic number Z (= protons = electrons)" = 11), check the symbol and charge on the nucleus (Na, 11+), the number of electrons orbiting on each shell, and the arrangement shown at the top left and on the right (K:2 L:8 M:1).
2. Z のスライダーを 1 から 20 まで 1 つずつ動かし、Z = 2、10、12、18、19 のときの配置を記録する。Move the Z slider from 1 to 20 one step at a time, and record the arrangement for Z = 2, 10, 12, 18 and 19.
3. Z を 19 にして「取り込み再生」を押し、下の「待機中の電子」から電子が1個ずつ殻に入っていく順番を見る。必要なら「公転速度」スライダーを小さくしたり「一時停止」を押したりして観察する。Set Z to 19 and press "Replay filling". Watch the order in which electrons move one by one from the "Waiting" row into the shells. If needed, lower the "Orbit speed" slider or press "Pause" to look closely.
4. Z を 3（Li）、11（Na）、19（K）にして、いちばん外側の殻にある電子の数を比べる。同じように 9（F）と 17（Cl）、10（Ne）と 18（Ar）も比べる。Set Z to 3 (Li), 11 (Na) and 19 (K), and compare the number of electrons in the outermost shell. Compare 9 (F) with 17 (Cl), and 10 (Ne) with 18 (Ar), in the same way.

3確かめようCheck

1. Z = 12（Mg）と Z = 19（K）の電子配置はどうなっていましたか。What were the electron arrangements for Z = 12 (Mg) and Z = 19 (K)?→ Mg は K:2 L:8 M:2、K（カリウム）は K:2 L:8 M:8 N:1。カリウムでは M 殻が 8 個になってから N 殻に電子が入った。Mg is K:2 L:8 M:2, and potassium (K) is K:2 L:8 M:8 N:1. In potassium, an electron enters the N shell only after the M shell has 8.
2. 「取り込み再生」で、電子はどの順番で殻に入っていきましたか。With "Replay filling", in what order did the electrons go into the shells?→ まず内側の K 殻に 2 個入り、K 殻が満たされてから L 殻に 8 個、次に M 殻に 8 個、最後に N 殻に 1 個入った。内側の殻が満ちるまで外側の殻には入らない。First 2 went into the inner K shell; only after K was full did 8 go into L, then 8 into M, and finally 1 into N. Electrons do not enter an outer shell until the inner one is full.
3. どの Z でも、原子核に書かれた数と、殻の上の電子の総数の関係はどうでしたか。For every Z, how did the number on the nucleus compare with the total number of electrons on the shells?→ いつも等しかった（例：19+ の原子核に電子 19 個）。陽子の正電荷と電子の負電荷が同じ数なので、原子全体は電気的に中性である。They were always equal (e.g. a 19+ nucleus with 19 electrons). There are as many negative electrons as positive protons, so the atom as a whole is electrically neutral.
4. Li・Na・K、F・Cl、Ne・Ar のいちばん外側の殻の電子の数はそれぞれいくつでしたか。How many electrons were in the outermost shell for Li, Na and K; for F and Cl; and for Ne and Ar?→ Li・Na・K はどれも 1 個、F・Cl はどちらも 7 個、Ne・Ar はどちらも 8 個（Ne は L 殻、Ar は M 殻が 8 個）だった。Li, Na and K all had 1; F and Cl both had 7; Ne and Ar both had 8 (the L shell for Ne and the M shell for Ar).

4考えようThink further

1. Li・Na・K は性質がよく似ており、周期表の同じ列（1族）に並んでいます。このシミュレーションの結果からその理由を説明しましょう。Li, Na and K have very similar properties and are in the same column (group 1) of the periodic table. Use the simulation to explain why.→ どれも最外殻電子が 1 個で、同じ形の電子配置の外側に電子が 1 個だけある。化学的な性質は主に最外殻の電子（価電子）の数で決まるので、価電子の数が同じ元素どうしは性質が似ている。Each has just 1 electron in its outermost shell, outside an otherwise filled arrangement. Chemical properties depend mainly on the number of outer-shell (valence) electrons, so elements with the same number of valence electrons behave similarly.
2. ナトリウム原子（K:2 L:8 M:1）が電子を 1 個失って Na⁺ になると、電子配置はどの原子と同じになりますか。When a sodium atom (K:2 L:8 M:1) loses one electron to become Na⁺, which atom's arrangement does it match?→ 電子が 10 個（K:2 L:8）になり、Z = 10 のネオンと同じ電子配置になる。ただし原子核の陽子は 11 個のままなので +1 の電荷をもつ。（シミュレーションは中性原子だけを表示するので、Z = 10 の画面と比べて考える。）It has 10 electrons (K:2 L:8), the same arrangement as neon (Z = 10). Its nucleus still has 11 protons, so it has a +1 charge. (The simulation shows only neutral atoms, so compare with the Z = 10 screen.)

よくある誤解Common misconceptions

• 「M 殻は 18 個まで入るので、カリウムの 19 番目の電子も M 殻に入る」という誤解。Z ≦ 20 の範囲では M 殻が 8 個になると次の電子は N 殻に入る（K:2 L:8 M:8 N:1）。"The M shell can hold 18, so potassium's 19th electron goes into M." For Z ≤ 20, once M has 8 electrons the next one goes into the N shell (K:2 L:8 M:8 N:1).
• 「電子は原子核のまわりを惑星のように決まった円軌道で回っている」という誤解。殻の円は電子のエネルギーの段階を表すモデルで、実際の電子の位置は確率的にしか決まらない。"Electrons really travel around the nucleus in fixed circular orbits like planets." The circles are a model of energy levels; an electron's actual position can only be described in terms of probability.

用語（日本語 / English）Key terms (Japanese / English)