陽子と電子の捕獲過程についての疑問
- 陽子と電子の捕獲過程に関して疑問があります。
- 捕獲過程が吸熱反応なのか発熱反応なのか知りたいです。
- 運動エネルギーを持った陽子によって捕獲が起きるメカニズムについても詳しく知りたいです。
- ベストアンサー
吸熱反応なのでしょうか。
皆様よろしくお願いいたします。 ふと数値を見ていて疑問に思ったのですが、 水素原子の質量mH=1.00794u =938.874MeV 陽子の質量mp=938.272MeV 電子の質量me=0.511MeV すると mp+me-mH=-0.091MeV<0 となり陽子が電子を捕獲する過程は 吸熱反応になってしまうのですが そういう解釈でよろしいのでしょうか。 電子が1s軌道に落ちて13.6eVの発熱に なるのかと思ったのですが… ネットで以前調べていたら、確か陽子が 運動エネルギーを持っているなどの記述 を見かけたのですが、今は見つけることが できず、詳しく知りたいと思ったので 投稿しました。どのようなメカニズムに なっているのでしょうか。 よろしくお願いいたします。
- UniversalWill
- お礼率100% (85/85)
- 化学
- 回答数2
- ありがとう数2
- みんなの回答 （2）
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
mHは普通の水素原子の原子量を使っていますね。これは天然のHとDが混じったものの値です。 Hは1.007825uで存在比は0.999885, Dは2.014018uで存在比は0.000115です。質問者さんの計算をするならHの値を使うべきです。
その他の回答 (1)
- nananotanu
- ベストアンサー率31% (714/2263)
二つの間違いが 水素の原子量には重水素とトリチウムも入っていませんか？ 電子が1s軌道に落ち込んでくるときに発生するエネルギーは、『電子が』捕獲される前に持っていたエネルギーと、1s軌道で持つエネルギーの差です。あなたの計算式は、陽子と電子が核融合反応のような事を起こして、1つの粒子となったとした時の考え方です。
お礼
さっそくの回答ありがとうございます！ 同位体の存在をすっかり忘れていました！
関連するQ&A
- 電子親和力等について
皆様よろしくお願いいたします。 少し前にもこちらで別の質問をさせていただいたのですが 今度はそこから起こった疑問についてです。 原子を自分なりの考え方で考えてみたいのですが 行き詰まってしまいました。 例えば水素原子を例にとると、 1s軌道のエネルギー準位は-13.6eVなので 陽子が電子を捕獲すると、この落ちた分だけ 、すなわち13.6eVの発熱が起こるのだと 考えたのですが、Q値を計算すると Q値=mp+me-mH=0.017MeV=17000eV になってしまい、桁が違ってしまいます。 なぜなのでしょうか。 そして、電子親和力についても同様に考えみると やはり、行き詰まってしまいました。 私としては、電子がエネルギー準位に落ち込んだ分が、 そのまま、電子親和力になるのかと思ったのですが、 例えば、希ガスに電子が付加されたとして、 私の考えだと、やはり落ち込んだ分だけ エネルギーが発散されるということになってしまい、 一般に知られているように、希ガスの電子親和力が ほぼ0であることと矛盾してしまいます。 どのようなメカニズムになっているのでしょうか。 調べてみると、ボルンハーバーサイクルという方法で 間接的に電子親和力を計算できるようですが、 なんとなく直感的な感じがしません。 私のような考えでは、電子親和力は理解できない のでしょうか。よろしくお願いいたします。
- ベストアンサー
- 化学
- D-D反応の全反応エネルギー計算について
D-D反応 D＋D → T（1.01 MeV) ＋ p（3.03 MeV） について，全反応エネルギーE=1.01+3.03=4.04 MeV を以下のように計算したのですが，どうしても4.04MeVになりません。 この計算方法でいいのでしょうか？ よろしくお願いします。 重水素(D)の質量…2.01355321270 u 三重水素(T)の質量…3.0160492 u 陽子(p)の質量…1.00728 u 反応前後の質量差Δmを計算 Δm = 2*2.01355321270 - (3.0160492+1.00728) = 0.003777225 u 1 u = 1.6605402*10^-27 Kg なので 0.003777225 u = 6.272233957*10^-30 Kg 全反応エネルギーEを計算 E = Δmc^2 = (6.272233957*10^-30)*(3*10^8)^2 = 5.645010561*10^-13 J 1 eV = 1.602*10^-19 J なので 5.645010561*10^-13 J ≒ 3.52*10^6 eV = 3.52 MeV
- ベストアンサー
- 化学
- 静電エネルギーの求め方
「ボーアの水素原子モデルによると、水素原子内の電子は陽子のまわりの特定の軌道上のみ存在できる。それぞれのボーア軌道の半径がrn(←小さいn）=n^2×5,29×10^-11(n=1,2,・・・）で与えられるとき、 n=1の軌道、n=2の軌道、電子が水素原子内軌道から抜け出した場合（n=∞）について、水素原子の静電エネルギーをeV単位で求めよ」 このような問題なのですが、どのように解いていけばいいのか分かりません。アドバイスおねがいします！
- 締切済み
- 物理学
- ヒドリドイオン（H-)について教えてください。
巷で「水素水」というものが売っているようですが、その「水素水」にはヒドリドイオンというイオンがそのまま溶け込んでいるようです。しかし水素原子の電子軌道に電子がもうひとつくっついたら、原子核に陽子はひとつしかないので、どうやってもうひとつ増えた電子を軌道上につなぎとめておくのでしょうか。
- ベストアンサー
- 化学
- 核エネルギーの基本問題
中学です。 今日本で読んだばかりなのでまだ理解が乏しいところもありますが、 次の問題を自分でやろうと思ったのですがわからなくなってしまいました。どなたか導き方を教えてください。 質量数7のLiの原子核の質量を6533.89MeV、 質量数1のHの原子核の質量を938.28MeVa、 質量数4のHeの質量を3727.41MeVとして LiとHがはじめほとんど静止していたとすると、二つのHeはほぼ どの向きに飛び出し、それぞれ約何MeVの運動エネルギーを持つか 答えなさい。 反応は質量数7、陽子数3のLi + 質量数1、陽子数1の水素 → 質量数4、陽子数2のヘリウム が２個 です。 それから、問題の「LiとHがはじめほとんど静止していたとすると・・」の部分がいま一つ何がいいたいのかわかりません。 導き方と共に説明していただけないでしょうか。 お願いいたします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 粒子の磁場偏向に関する問題が解けなくて困っています
粒子の磁場偏向に関する問題が解けなくて困っています 運動エネルギーが、1.25×10^2 MeVの陽子と9.50 MeVの電子を同一の曲率半径で偏向する。 このときに電子の偏向に必要な磁場に対する陽子の偏向に必要な磁場の比は？ ただし、陽子の質量を9.38×10^2 MeV、電子の質量を5.11×10^-1 MeVとして計算する。 どなたか解答を教えて頂けないでしょうか…宜しくお願いします
- ベストアンサー
- 物理学
- 原子の構造
原子の構造について私見を述べますのでご意見ご感想をお寄せください。 陽子の構造と生成機構につきましては過去の質問 https://okwave.jp/qa/q9574329.html https://okwave.jp/qa/q9576768.html を参照してください。 重水素原子核の構成を電気力で考えると、陽子1個と中性子1個では、両者間に斥力は働かないが引力も働かない。陽子2個と電子1個なら、陽子1個分の電荷が中和され、2個の陽子は極低電子軌道に閉じ込められる。 水素分子では、2個の陽子を電子が結び付けているが、重水素原子核も同じ機構で成り立っている。
- ベストアンサー
- 物理学
- 水素原子内の電子の動きについて
『岩波ジュニア科学講座〈1〉すがたを変える物質』という本に、水素原子に関する以下の記述があります。 「直径240mの球を考えてください。中心部分に直径1mmの球状の陽子があります。その動く範囲は、たかだか数cmです。一方電子も直径1mmの球ですが、こちらの方は直径240mの球の内部全体をくまなく走り回っています」 「原子の中の電子の動きはとらえにくく、あらわしにくいものですが、ここでは1s状態のときの電子の動きを直進軌道としてえがいてみましょう。電子と陽子の間の電気の力は、距離が近づけば近づくほど強く引き合います。電子は陽子に向かってまっすぐ進み、速度を増して、陽子の中を通り抜けます。そのときにだけ、電子は方向や速さを変え、こんどはまっすぐ陽子から離れていきます。そして速度を落としながら原子の端の方まで行って、また同じ直線上を陽子の方に加速されながら戻っていきます。こんな運動を1秒間に10の15乗回の何倍も繰り返しています。そして、この電子の動いたあとを積み重ねてみると、見た目にはタンポポの綿毛のような球になります。進行方向と速度に適当なゆらぎを与えると、実際の水素原子の電子密度とほぼ同じものが得られます。これが水素原子の1s状態の電子の動きの直進軌道モデルです」 一つ目の文章についての質問は、水素原子の直径を240mとしたとき、陽子と電子の直径は1mmとのことですが、陽子と電子の直径の長さは同じなのでしょうか？質量に関しては、本書の中で、「陽子は電子の1836倍」と書かれています。ならば、直径も電子の方がはるかに小さいのではないかと思うのですが、どうなのでしょうか？ そして、二つ目の文章についての質問は、電子の動きを直進軌道として説明していますが、これは正しい説明と言えるのでしょうか？ これまで、電子の動きについて、こういった説明を読んだことがないので、当惑しています。原子核の周りを電子が回っているという古典モデルの説明はよく読みますが、「陽子の中を通り抜ける」なんて説明は初めてです。 ちなみに、この本は三人の共著なんですが、質問で取り上げた部分を書いている人は、電気通信大学の中川直哉という人です。 また、この本は、内容はけっこう本格的なんですが、「～はあるかとおかあさんに聞いてみてください」という文章が出てきたり、ひらがたが多用されていたりと、子供向けって感じです。なので、子供向けに簡略化しているのかとも思ったのですが、たとえ簡略化であったとしても、このような説明に出会ったのは初めてなので、とても当惑しています。 よろしくお願いします。
- 締切済み
- 物理学
- 原子核反応について
教えてください。過程もお願いします。 ２個の重水素核の核融合によりヘリウム原子核が生成される原子核反応について答えよ。 ただし、重水素原子核およびヘリウム原子核の質量は、それぞれ、2.0140u、4.0026u とし、光速度はc=3.0×10^8[m/s]、１原子質量単位は1u=1.66054×10^-27[kg]である。また、1[eV]=1.602×10^-19[J]とする。 (1)この核融合反応における質量欠損をｋｇ単位で、また、発生するエネルギーをeV単位で求めよ。 (2)1gの重水素がすべて核融合をおこしたときに発生するエネルギーをJ単位で求めよ。
- 締切済み
- 物理学
お礼
さっそくの回答ありがとうございます！ 具体的に数値を挙げていただきありがとうございます。 計算すると、0.017MeVの発熱になりました！
補足
皆様ありがとうございました。 ご指摘は皆様同じでしたが、具体的に数値を挙げてくださった jamf0421さんをベストアンサーにいたします。