ボーアモデル（原子模型）の図ジェネレーター
元素名を入れるだけで、その原子のボーアモデルが得られます。原子核には陽子と中性子の数、電子は電子殻ごとに配置（原子番号20までは2, 8, 8）。下のラベル付き版と空欄版のナトリウムの図は無料でそのまま閲覧できます。
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ラベル付きのナトリウムのボーアモデル（解答）
原子核に陽子11個と中性子12個、3つの電子殻に2個・8個・1個の電子をもつナトリウム23の図で、すべての数にラベルを付けています。解答用紙としても、復習用の配布資料としても使えます。
空欄のボーアモデル（穴埋め用）
同じナトリウム原子の図で、電子はそのまま、ラベルをすべて空欄の解答線に置き換えたものです。生徒が陽子・中性子の数と各電子殻の電子数を書き入れます。
ボーアモデル（ボーアの原子模型）とは？
ボーアモデルは、原子を小さな原子核（中に陽子と中性子の数を記す）と、その周りの同心円状の電子殻に並ぶ電子で表した図です。電子は内側の殻から順に入ります。陽子の数が原子番号、陽子と中性子の和が質量数で、最も外側の殻の電子が、元素の結合のしかたを決める価電子です。
要点
- 1913年、ニールス・ボーアが水素原子について提唱しました。電子は決まったエネルギーをもつ許された軌道だけを回り、軌道間を移るときにだけ光を放出・吸収する、という考えで、水素の線スペクトルとリュードベリ定数を再現しました。
- 1つの電子殻に入る電子は最大2n²個（2, 8, 18, 32）です。K殻に2個、L殻に8個、M殻に18個までとなります。
- 原子番号20までの図では、M殻の電子は8個で止めます。アルゴンの次の電子は3dより低い4sに入るため、カリウムはK2・L8・M8・N1、カルシウムはK2・L8・M8・N2と描きます。M殻自体には18個まで入ります。
- 中性子の数＝質量数−原子番号。ナトリウム23は陽子11個、中性子23−11＝12個、炭素12は陽子と中性子が6個ずつです。電気的に中性な原子では、電子の数は陽子の数と同じです。
- これは学習用のモデルで、現代の原子像ではありません。決まった円軌道では電子が2個以上の原子を説明できず、量子力学的モデルが軌道（オービタル）に置き換えました。分子軌道法はその考えを化学結合に広げたものです。
ボーアモデルの図の作り方
元素を指定する
元素や同位体の名前と、どこまで描くかを伝えます。全ラベル付きの原子、低学年向けのかんたんな図、複数の元素の並列など。一文で十分です。
スタイルを選ぶ
デフォルトはフラットで清潔な教科書スタイル。白背景に同心円の電子殻、まっすぐな引き出し線付きのラベル。水彩、線画、3D などの仕上げも選べます。
調整して書き出す
生成結果はワークスペースに開き、部分的な描き直し、キャンバス上でのラベル編集、アップスケール、高解像度での書き出しができます。
原子番号1〜20の元素のボーアモデルの電子配置
水素からカルシウムまで、陽子の数、最も多い同位体の中性子の数、電子殻ごとの電子の数をまとめました。各元素のボーアモデルを確かめるときの基準になる数字です。
| 元素 | 陽子 | 中性子 | 電子殻ごとの電子数 |
|---|---|---|---|
| 水素（H-1） | 1 | 0 | 1 |
| ヘリウム（He-4） | 2 | 2 | 2 |
| リチウム（Li-7） | 3 | 4 | 2, 1 |
| ベリリウム（Be-9） | 4 | 5 | 2, 2 |
| ホウ素（B-11） | 5 | 6 | 2, 3 |
| 炭素（C-12） | 6 | 6 | 2, 4 |
| 窒素（N-14） | 7 | 7 | 2, 5 |
| 酸素（O-16） | 8 | 8 | 2, 6 |
| フッ素（F-19） | 9 | 10 | 2, 7 |
| ネオン（Ne-20） | 10 | 10 | 2, 8 |
| ナトリウム（Na-23） | 11 | 12 | 2, 8, 1 |
| マグネシウム（Mg-24） | 12 | 12 | 2, 8, 2 |
| アルミニウム（Al-27） | 13 | 14 | 2, 8, 3 |
| ケイ素（Si-28） | 14 | 14 | 2, 8, 4 |
| リン（P-31） | 15 | 16 | 2, 8, 5 |
| 硫黄（S-32） | 16 | 16 | 2, 8, 6 |
| 塩素（Cl-35） | 17 | 18 | 2, 8, 7 |
| アルゴン（Ar-40） | 18 | 22 | 2, 8, 8 |
| カリウム（K-39） | 19 | 20 | 2, 8, 8, 1 |
| カルシウム（Ca-40） | 20 | 20 | 2, 8, 8, 2 |
カルシウムより先は表し方が2通りあります。学校の図では原子番号20までをここと同じく2, 8, 8で表しますが、スカンジウム以降はM殻が18個まで埋まっていきます（鉄は2, 8, 14, 2）。授業で使う表し方を指定すれば、それに合わせて描きます。
ボーアモデルと量子力学的モデルの違い
ボーアモデルは各電子を原子核から一定の距離にある決まった円軌道に置きます。量子力学的モデルは円軌道の代わりに、電子の見つかりやすい領域である軌道（オービタル）を使い、4つの量子数で表します。ボーアが番号を付けたエネルギー準位は、現代のモデルでも主量子数nとして残っています。
| ボーアモデル（1913年） | 量子力学的モデル | |
|---|---|---|
| 電子の位置 | 決まった円軌道の上 | 軌道（オービタル）の中。決まった道筋のない確率の雲 |
| エネルギー準位 | 量子化され、n = 1, 2, 3…と番号付け | 量子化された電子殻nが、s・p・d・fの副殻に分かれる |
| 量子数 | 1つ（n） | 4つ（n、l、mₗ、mₛ） |
| 正確に表せる原子 | 水素と、He⁺のような電子1個のイオン | すべての原子と分子 |
| 説明できること | 水素の線スペクトル | スペクトル、化学結合、磁性、周期表の形 |
| 向いている用途 | 陽子・中性子・殻ごとの電子を数える、価電子 | 電子配置、軌道の形、分子軌道の図 |
ボーアモデルは得意なことに使いましょう。殻ごとの電子数と価電子です。軌道の形や副殻、化学結合を扱うなら、電子配置の図や分子軌道の図を描くほうが適しています。
ボーアモデルの図はどこで使われる？
ボーアモデルの図は主に中学・高校の理科（穴埋めプリント、元素の調べ学習、定期試験の対策）と、線スペクトルを説明する高校物理の原子分野で使われます。変わるのは深さで、化学基礎では殻ごとの電子数、物理ではエネルギー準位と放出される光が中心になります。
中学理科
原子の構造やイオンの単元で、1つの元素の陽子・中性子・電子を数えて正しい位置に描くプリント。ラベル付きの図と、同じ図の空欄版を組み合わせるのが一般的です。
高校化学基礎
K殻・L殻・M殻への電子配置（2, 8, 1など）、価電子、そして周期表の同じ族の元素が似た反応をする理由。
高校物理（原子）
水素原子のエネルギー準位と、電子がn＝3からn＝2へ移るときに放出される光子。バルマー系列の656 nmの赤い輝線です。
イオンと同位体
原子とそのイオン（NaとNa⁺）、あるいは2つの同位体（炭素12と炭素14）を並べた図。変わるのは電子か中性子の数だけです。
ボーアモデルの図についてよくある質問
ラベル付きのボーアモデルには何を描けばいいですか？
陽子と中性子の数を記した原子核、円で描いた各電子殻、殻の上に点やバツ印で描いた電子、そして殻ごとの電子数です。多くのプリントでは元素記号、原子番号、質量数も求められます。これが標準の内容で、ラベルを減らすよう指定すればその分だけ描かれます。
生徒が書き込む空欄のボーアモデルは手に入りますか？
入ります。このページの空欄版のナトリウムを無料で閲覧するか、任意の元素を指定すれば、すべてのラベルが空欄の解答線に置き換わります。電子殻も空にするよう指定すれば、生徒が自分で電子を描き込めます。
ボーアモデルの各電子殻には電子がいくつ入りますか？
K殻に2個、L殻に8個、原子番号20まではM殻に8個入ってからN殻に入ります。上限は2n²個（2, 8, 18, 32）ですが、4sが3dより先に埋まるため、カリウムは2, 8, 8, 1で、2, 8, 9にはなりません。
中性子の数はどう求めますか？
質量数から原子番号を引きます。酸素16は陽子8個で中性子は16−8＝8個、塩素35は陽子17個で中性子18個です。同位体の指定がなければ最も多い同位体を使います。上の表に原子番号20までの値を載せています。
イオンのボーアモデルはどう描きますか？
原子核はそのままで、最外殻の電子を増やしたり減らしたりします。Na⁺は最外殻の電子1個を失って陽子11個・電子配置2, 8になり、Cl⁻は電子を1個受け取って陽子17個・電子配置2, 8, 8になります。ふつうは角かっこで囲み、右上に電荷を書きます。
ボーアモデルと電子式（ルイス構造）はどう違いますか？
ボーアモデルはすべての電子殻とすべての電子を描き、電子式は価電子だけを元素記号の周りの点で表します。ナトリウムはボーアモデルでは2, 8, 1、電子式ではNaに点が1つです。分子全体を描くなら、このサイトのルイス構造ジェネレーターで結合や非共有電子対まで描けます。
ボーアモデルはなぜ古いと言われるのですか？
間違いというより、不完全なのです。決まった円軌道は不確定性原理と矛盾し、電子が2個以上ある原子のスペクトルを予測できません。1920年代に量子力学的モデルが軌道（オービタル）に置き換えました。それでも教科書に残っているのは、電子殻と電子数が正しく、描きやすいからです。
ボーアモデルを考えたのは誰ですか？
1913年のニールス・ボーアです。アーネスト・ラザフォードが1911年に示した原子核をもつ原子の考えをもとにしています。ボーアは原子の構造と原子が出す放射の研究で1922年のノーベル物理学賞を受賞しました。
低学年向けのかんたんなボーアモデルも作れますか？
作れます。かんたんな図と指定すれば、要点だけに絞ります。原子核とその数、各殻の電子で、ラベルは5つ以下です。
一般的な画像生成AIと何が違いますか？
題材についての指示が組み込まれています。どの画像も教科書どおりの描き方（陽子と中性子は原子核の中、各殻には正しい数の電子、殻は内側から順に埋める）に従い、各ラベルを正確な表記で付けるよう指示されます。印刷前に授業の内容と照らし合わせて電子の数を確かめてください。キャンバス上でどのラベルもその場で直せます。
生成した図は授業や論文に使えますか？
使えます。生成した図はあなたのものです。プリント、発表資料、配布資料、学位論文、投稿論文で使えます。モデルにもよりますが、最大 4K の高解像度ラスターで書き出せます。
生成後にラベルを変更できますか？
できます。結果はキャンバスのワークスペースで開き、図のラベルが認識されています。文字の修正や翻訳、引き出し線の移動、一部の描き直し、色の変更が、図全体を作り直さずに行えます。
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