β壊変について

質問

β壊変は原子核内の中性子が陽子に変わったときに生じた電子が核外へ放出されたものと定義されています。
原子番号６の炭素（質量数１４のとき）は電子が６,中性子が８
からなっていますがβ壊変すると陽子が一つ増え質量数１４,原子番号７の窒素に変化しますが電子は核外へ放出され減ると思うのですがどうして７になるのでしょうか。
教えて下さい。

回答No.3

info22 · ベストアンサー

#1です。

A#1の補足質問の回答

>陽子が一つ増えると電子一つが増えるのはこの中性子から陽子への変換で生じた電子ということでしょうか。しかしβ壊変では電子はβ線となってエネルギーとともに放出されるから窒素元素になるにはどうしても電子が一つ不足するように思え,

原子核の中の電子数と原子核周辺の核外電子とは関係はありません。
原子核の中には陽子があるため電子は単独では存在できません。
なので原子核内の電子の過不足という概念はありません。
原子核内の電子は中性子の中に結合して存在します。
原子核周辺の核外電子（外殻電子）は、元素（原子の種類）とは無関係です。β壊辺と中性子の関係は次の通り。
中性子の構成要素は、「陽子＋電子＋ニュートリノ」ですので、β壊変でもともと中性子にあった陽子が原子核に残り、余った電子が放出されるのであって電子が新たに生まれたわけではないので不足するわけではありません。
詳しくは
http://laboratory.sub.jp/phy/33.html
のβ線のβ(-)崩壊の所をご覧下さい。
元素（原子の種類）は原子核内の陽子数で決まり、電子（-）は中性子の中の陽子に結合して存在し電気的に中性で電気を帯びていません。
同じ元素でも
原子核内の中性子数が異なる場合があるので
原子量(=陽子数+中性子数)が異なる同位体が複数存在します。
あまり中性子数が多くなると原子核が不安定になって崩壊がおこります。

補足

大変丁寧な説明でよく分かりました。
有り難うございました。

回答No.2

indoken

β崩壊は、中性子が陽子に変わり、生じた電子は核外へ放出されますが、これは原子核で起こる反応を言っています。
> 原子番号６の炭素（質量数１４のとき）は電子が６,中性子が８
からなっています
とお書きですが、これは厳密には”電気的に中性の原子では”という但し書きがあってはじめて正しいことになります。
β壊変は、原子が中性であるか否かにかかわらずに生じるので、原子がその時 いくつの電子をまわりに持っているかは関係ありません。β壊変によって「質量数１４,原子番号７の窒素に変化し」た後の状態についても、これは原子核の話であって、その原子が電気的に中性であるかどうかは無関係です。
一般的には、β壊変した直後の原子は、陽子の数より電子の数の方が少ない状態になっているはずです。

回答No.1

info22

8個の中性子の中の１つが
陽子と電子に変わります。
電子の質量は、陽子の「1/1836」の9.1093826×10^(－31)[kg]
で陽子の質量≒中性子の質量　であることはご存知ですね。
原子番号は原子の元素の種類を決めるもので、原子核中の陽子の数と決められています。
β壊変で中性子が１つ陽子に変わりますので陽子の数が６から１だけ増えて７になります。このβ壊変で生じた電子は原子核の外部に放出されるのはお書きの通りです。
結果として陽子の数は７になり、原子核の質量数も陽子の数７個＋中性子の数８－１＝７個の１４で、β壊変の前の質量数と変わりありません。
原子核から電子1個分の質量が失われますが、この質量の変化は陽子一個の「1/1836」ほどですから無視できる（ネグりジブルスモール）ということです。
なので、β壊変の結果として陽子数７＋中性子数７の窒素N（元素は陽子数で決まる）になるのです。

補足

回答有り難うございます。
8個の中性子の中の１つが陽子と電子に変わり
窒素元素になるということですが、陽子が一つ増えると電子一つが増えるのはこの中性子から陽子への変換で生じた電子ということでしょうか。しかしβ壊変では電子はβ線となってエネルギーとともに放出されるから窒素元素になるにはどうしても電子が一つ不足するように思え,今ひとつ分かりません。宜しくお願いいたします。