物理的地質学

鉱物結晶を含むすべての物質は原子で構成され、すべての原子は3つの主要な粒子で構成されます。中性子、および電子。表2.1に要約されているように、陽子は正に帯電し、中性子は非帯電で、電子は負に帯電しています。 1つの電子の負電荷は1つの陽子の正電荷と釣り合います。陽子と中性子の質量は1ですが、電子の質量はほとんどありません。

素粒子の水素は最も単純な原子を持ち、それぞれに1つの陽子と1つの電子しかありません。陽子は原子核を形成し、電子はその周りを周回します。他のすべての元素は、図2.2に示すように、ヘリウムなどの中性子と陽子を原子核に持っています。正に帯電した陽子は互いに反発する傾向があり、中性子は原子核をまとめるのに役立ちます。陽子の数は原子番号であり、陽子と中性子の数は原子量です。水素の場合、陽子が1つあり、中性子がないため、原子量は1です。ヘリウムの場合、4：2つの陽子と2つの中性子です。

16個の最も軽い元素（酸素まで）のほとんどで、中性子の数は陽子の数と同じです。残りの元素のほとんどは、陽子よりも多くの中性子があります。これは、非常に小さな空間に集中する陽子の数の増加による相互反発を克服することによって、原子核をまとめるために追加の中性子が必要になるためです。たとえば、シリコンには14個の陽子と14個の中性子があります。その原子番号は14で、その原子量は28です。ウランの最も一般的な同位体は92個の陽子と146個の中性子を持っています。原子番号は92、原子量は238（92 + 146）です。

中央の点は原子核であり、周囲の雲は2つの電子がいつでも存在する可能性のある場所を表しています。日陰が暗いほど、電子がそこにある可能性が高くなります。オングストローム（Å）は10-10mです。フェムトメートル（fm）は10〜15mです。言い換えれば、ヘリウム原子の電子雲はその原子核の約100,000倍の大きさです。

原子核の周りを周回する電子は、「エネルギー準位」とも呼ばれるシェルに配置されます。最初のシェルは2つの電子しか保持できず、次のシェルは最大8つの電子を保持できます。後続のシェルはより多くの電子を保持できますが、任意の原子の最も外側のシェルは8つ以下の電子を保持します。最も外側のシェルの電子は重要な役割を果たします。原子間の結合において。完全な外殻を持つ要素は、他の要素と反応して化合物を形成しないという点で不活性です。それらはすべて、周期表の右端の列に表示されます：ヘリウム、ネオン、アルゴンなど。完全な外殻を持たない要素の場合、最も外側の電子が近くの原子の最も外側の電子と相互作用して化学結合を生成します。最初の36個の要素のうち29個の電子殻構成を表2.2に示します。