［The structured atomic model 構造化された原子モデル］
A Simple Rule Creates SELF ORGANISING Atoms and Explains WHY some Elements are NOT Stable
welcome to a brand new series,
in this series we will explore the finer detail of the structured atomic model.
ブランドの新しいシリーズへようこそ、
このシリーズでは、構造化された原子モデルの詳細を探ります。
and use it to explain why certain nuclear reactions may occur and others may not.
そして、特定の核反応が起こり、
他では起こらないかもしれない理由を
説明するためにそれを使用します。
why certain elements are more stable than others？
特定の元素が他のものよりも
何故安定しているのでしょうか？
we will start by examining some of the basic rules regarding this model.
まず、このモデルに関する
基本的なルールのいくつかを検討します。
if you have not seen the first three episodes of the atom series then it is important that you start there.
あなたは原子シリーズの最初の
3つのエピソードを見ていない場合は、
そこから始めることが重要です。
as this sets the groundwork for what will be explained in this series.
これは、このシリーズで
説明されるものの基礎を設定します。
in the first episode we will explore the concept of spherical densest packing.
最初のエピソードでは、
球状の密なパッキングの概念を探ります。
and use it to explain why certain structures are more stable and some are not.
そして、特定の構造がより安定であり、
いくつかは、そうではない理由を
説明するためにそれを使用します。
and how this concept matches what we see in nature.
この概念が自然界で見るものと
どのように一致するか。
[Music]
in the structured atomic model, the nucleus is constructed using protons which are bound together with inner electrons in a very specific geometric structure.
構造原子モデルでは、
核は非常に特定の幾何学的構造の内部電子と
結合する陽子を使用して構築される。
we will cover the role of these inner electrons in a future video.
今後のビデオでは、これらの
内部電子の役割について説明します。
for now, it is simply important to understand that the protons are attracted inwards towards the center because of this.
今のところ、陽子が中心に向かって
内側に引き付けられていることを
理解することは、単に重要です。
in this video, I would like to outline how this idea of spheres being attracted inwards creates some geometric shapes that are stable and some that are not stable.
このビデオでは、球体が内側に
引き付けられるという考え方が、
安定した幾何学的形状と安定していない幾何学的形状を
どのように生み出すのかを概説したいと思います。
these shapes will then determine which elements are stable and which are not.
これらの形状は、どの元素が安定しているか、
どの元素が安定していないかを決定します。
and the process by which large atoms can then be created.
そして、大きな原子を作成できるプロセスを。
the growth of the nucleus then follows a very simple rule, called, the spherical densest packing rule.
核の成長は、その後、
「球状の密な梱包規則」
と呼ばれる非常に単純なルールに従います。
this can be thought of as an attractive force acting towards an imaginary center of the structure.
これは、構造の想像上の中心に向かって
作用する引力的な力と考えることができます。
these structures seem to form platonic solids that have triangular faces.
これらの構造は、三角形の面を持つ
プラトニック固体を形成するように見えます。
the tetrahedron, the octahedron, and the icosahedron.
四面体、八面体、そして二十面体。
the central structure of the octahedron is a square with spheres stacked on top of one another.
八面体の中央構造は、
互いの上に積み重ねられた球を持つ正方形です。
at first it may appear that this structure is stable.
最初は、この構造が
安定しているように見えるかもしれません。
but if we consider the distances from the center,
しかし、我々は
中心からの距離を考慮する場合、
it is obvious to see that the spheres that sit on the top and the bottom are the furthest away from the symmetry center.
上と下に座っている球が対称の中心から
最も遠いところにあるのは明らかです。
and this means that in order for all the spheres to move to the closest point they have to move each other out of position.
つまり、すべての球が
最も近い点に移動するためには、
互いの位置から移動する必要があります。
this means that this shape is not stable as the spheres can easily move.
これは、球体が簡単に移動できるため、
この形状は安定していないことを意味します。
the icosahedron and the tetrahedron are the only two platonic solids that are stable and not easily broken.
二十面体と四面体は安定しており、
容易に壊れにくい唯一の2つのプラトニック固形体です。
let's take this one sphere at a time.
今度は、この球体を1つ取りましょう。
a single sphere exists by itself.
単独で単一の球が存在します。
and it can be considered to have zero dimensions.
ゼロディメンションを
持つと考えることができます。
two spheres can be attached to each other in only one way.
2 つの球は、
1 つの方法で互いに結合できます。
this gives direction and depicts one dimension.
これは方向を与え、
1 つの次元を示します。
with three spheres there are two possibilities.
3つの球体には
2つの可能性があります。
in a line which represents one dimension.
一列に並ぶ、これは
1 つのディメンションを表します。
or in a triangular shape which would then represent two dimensions.
または、三角形の形状、
これは2次元を表します
when we consider four spheres, there are three possibilities.
4つの球を考えると、
3つの可能性があります。
all four in a line, in the shape of a square, and in the shape of a tetrahedron.
全て四つが一列に並ぶ、
正方形の形をしている、
そして、四面体の形をしています。
the latter is the most stable structure and is the simplest of the platonic solids.
後者は最も安定した構造であり、
プラトニック固形物の中で最も単純です。
if we now try and add an additional sphere, at first you might think that this could simply be added on the bottom.
今度は1つ球を追加してみると、
最初は底に単純に追加できると思うかもしれません。
if we consider the spheres in the tetrahedron it can be seen that each sphere ends up being attracted towards the center.
四面体の球を考えると、各球が
中心に向かって引き付けられることが分かる。
but this center is equidistant from each sphere.
しかし、この中心は
各球から等距離です。
if we now add the additional sphere the center point now becomes the center of the triangle.
追加の球を追加すると、
中心点が三角形の中心になります。
you can now see that the spheres on the top and the bottom are now located further from the center compared to those in the center triangle.
上と下の球が、中心の三角形の球と比較して
中心から遠く離れていることがわかります。
each sphere pushes the other one out of position leading to an unstable structure with five spheres.
各球体は、5つの球を持つ
不安定な構造につながる位置から
他方を押し出します。
six spheres create an octahedron which at first glance appear to be stable.
6つの球体は、
一見安定しているように見える
八面体を作成します。
as each sphere is being pulled towards a common center.
各球が共通の中心に向かって
引っ張られているように。
the sphere will initially create a tetrahedron with two spheres attached on either side.
球体は最初に、
両側に2つの球が取り付けられた
四面体を作成します。
notice that this structure has a gap which if filled would create a ring.
この構造体には、
埋め込みであればリングを作成する
ギャップがあることに注意してください。
this structure is therefore not balanced but is stable.
したがって、この構造は
バランスが取れていないが、安定している。
adding a seventh sphere now fills the missing gap and creates a pentagonal by pyramid.
7 番目の球を追加すると、
欠落したギャップが埋まり、
ピラミッドによって五角形が
作成されるようになりました。
consisting of a ring of five spheres and one sphere on the top and on the bottom.
5つの球と
上と下に1つの球の
リングから成ります。
eight spheres creates a similar condition found in the five sphere example.
8 つの球体は、
5 つの球の例で見つかった
同様の条件を作成します。
the inward pulling force causes the eighth sphere to penetrate the ring below it breaking the underlying structure.
内側の引っ張り力は、8番目の球体が
下のリングを貫通し、下の構造を破壊します。
it is therefore not possible to create a stable structure with eight spheres.
したがって、8つの球を持つ
安定した構造を作成することはできません。
if we go back to the seven sphere model and now add two spheres on top.
7 つの球モデルに戻って、
上に 2 つの球を追加します。
we create a stable but unbalanced structure with nine spheres.
9つの球体を持つ
安定したが不均衡な構造を作り出す。
adding a tenth sphere on the opposite side creates an unbalanced but stable structure.
反対側に 10 番目の球を追加すると、
アンバランスだが安定した構造になります。
by adding one additional sphere we end up with eleven spheres.
1 つの球を追加することで、
11 個の球体になります。
and this balances both sides.
そして、これは
両側のバランスを取ります。
The addition of one more sphere now creates an icosahedron shape.
もう 1 つの球を追加すると、
二面体の形状が作成されます。
this is the largest platonic solid that can be densely packed.
これは密にパックすることができる
最大のプラトニック固体です。
this structure has 20 sides.
この構造は20の側面を有する。
each made up of three spheres in an equilateral triangle.
それぞれが3つの球体から構成され、
それぞれは等角三角形に含まれる。
This structure is very stable, but it is important to realize that this is actually hollow in the center.
この構造は非常に安定していますが、
実際には中央に空洞があることを認識することが重要です。
let's examine the structures and compare them to the first elements in the periodic table.
構造を調べて、周期表の
最初の元素と比較してみましょう。
starting with hydrogen which is essentially an isotope of deuterium.
基本的に重水素の
同位体である水素から始まります。
it has just one proton in the nucleus and one outer electron.
それは核と1つの外側の電子に、
そして、1つの陽子を持っています。
after this we have deuterium which represents our two sphere model.
この後、我々は我々の
2つの球モデルを表す重水素を持っています。
next up we have hydrogen 3 or tritium, as the straight line and helium 3 as the triangular shape.
次に、水素3またはトリチウムを直線として、
ヘリウム3を三角形として持っています。
helium 4 consists of two deuterons aligned in a tetrahedron shape.
ヘリウム4は、四面体状に整列した
2つのデューテロンから構成される。
according to our rules there should not be any stable atom with five spheres.
我々の規則に従うと、5つの球体を持つ
安定した原子があってはなりません。
both helium-5 and lithium-5 have half-lives of 10-24 seconds.
ヘリウム-5とリチウム5の両方が、
10-24秒の半減期を有します。
clearly showing that they are not stable and have only ever been created artificially for these very short durations.
それらは安定していないことを明確に示し、
これらの非常に短い期間のために人工的に作成されただけです。
lithium-6 is a stable configuration as is lithium-7.
リチウム-6はリチウム-7と
同様に安定した構成である。
we also said that ８ spheres would not be stable.
我々はまた、8つの球体が
安定していないと述べました。
and we find that lithium-8 decays firstly to beryllium-8 by beta decay,
そして、我々は、リチウム-8がベータ崩壊によって
ベリリウム-8に最初に減衰することを発見し、
and then beryllium-8 decays through alpha decay into two helium-4 nuclei.
そして、ベリリウム-8は、
アルファ崩壊を通して
2つのヘリウム-4核に崩壊する。
beyond this we find lithium 9 which decays into beryllium 9.
この先に、ベリリウム9に
崩壊するリチウム9を見つけます。
which has a stable structure comprised of tetrahedrons with shared protons.
これは、共有プロトンを有する
四面体で構成される安定した構造を有する。
although both of these structures are stable, beryllium has an additional inner electron which makes this structure stronger and more stable.
これらの構造はどちらも安定していますが、
ベリリウムは、この構造をより強く、
より安定させる追加の内部電子を持っています。
adding an additional sphere now gets us to beryllium-10.
ここで1つの球体を追加すると
ベリリウム-10になります。
which decays to boron 10 for the same reasons that we discussed with lithium-9.
これは、リチウム-9で
話し合ったのと同じ理由で
ホウ素10に減衰します。
moving along we see that adding to boron 10 we arrive at boron 11.
ホウ素10に加えて、我々は
ホウ素11に到着することを見ます。
a stable configuration that is also more abundant than boron 10.
1つの、ホウ素10よりも
豊富に存在する安定した構成である。
continuing this we arrive at boron 12.
これを続けて、
私たちはホウ素12に到着します。
which decays to carbon-12 again like we discussed with lithium-9.
これは、
リチウム-9で議論したように、
再び炭素-12に崩壊します。
these are the building blocks that are used in SAM to create atoms.
これらは、SAM で原子を
作成するために使用される
ビルディング ブロックです。
larger structures are created by using these blocks to build larger and larger structures.
大きな構造体は、
これらのブロックを使用して、
より大きく、より大きな構造を
構築することによって作成されます。
in future videos, we will explore how these simple rules can create large branching structures.
今後のビデオでは、これらの単純な
ルールが大規模な分岐構造を作成する方法を探ります。
and what role the inner electron plays in this formation process.
そして、この形成過程において、
内部電子が果たす役割を。
as always, be brave, be curious, the truth is waiting for us.
until next time!
いつものように、勇敢に、
好奇心を持ってください、
真実は私たちを待っています。
次の機会まで！
