Состав и строение атома
В 1911 г. английский физик Эрнест Резерфорд проделал опыт, с помощью которого смог доказать, что в центре атома находится положительно заряженное ядро. Ученый предложил планетарную модель атома.
Согласно планетарной модели атома, в центре атома находится положительно заряженное ядро, а вокруг него вращаются отрицательно заряженные электроны. Массой электрона можно пренебречь, так как она ничтожно мала по сравнению с массой протонов и нейтронов. Ядро, в котором сосредоточена вся масса атома, состоит из двух видов частиц. Этими частицами являются протоны и нейтроны.
Протоны — частицы, имеющие заряд, равный заряду электронов, но противоположный по знаку (+1), и массу, равную массе атома водорода (она принята за 1). Обозначаются протоны знаком р+.
Нейтроны — частицы, не несущие заряда, они нейтральны и имеют массу, равную массе протона, т. е. 1. Обозначают нейтроны знаком n0.
Сумма числа протонов и нейтронов в атоме называется массовым числом. Например, массовое число атома углерода складывается из 6 протонов и 6 нейтронов и, таким образом, равно 12.
Электроны — это элементарные частицы, имеющие заряд -1 и относительную массу, равную 0,0005. Обозначаются знаком (ē).
Атом в целом электронейтрален, так как число протонов и электронов в атоме одинаково и равно порядковому номеру химического элемента в Периодической системе. Например, в ядре атома железа содержится 26 протонов, а вокруг ядра вращается 26 электронов.
Как посчитать число нейтронов? Как вам уже известно, масса атома складывается из масс двух видов частиц, а именно протонов и нейтронов. Зная порядковый номер элемента (Z), т. е. число протонов, и массу атома (Аr), находим число нейтронов (N) по следующей формуле:
N = (Аr) — Z
Например, число нейтронов в атоме железа равно:
N = 56 — 26 = 30.
Обобщенная характеристика частиц атома представлена ниже в таблице 1.
Таблица 1 — Характеристика частиц атома
| Частицы | Обозначения | Масса | Заряд | Примечание |
| Протон | р+ | 1 | +1 | Число протонов равно порядковому номеру элемента |
| Нейтрон | n0 | 1 | 0 | Число нейтронов находят по формуле N = Аr — Z |
| Электрон | ē | 0 | -1 | Число электронов равно порядковому номеру элемента |
В результате экспериментальных исследований было установлено, что природный углерод имеет три вида атомов с массами 12, 13 и 14; кислород также три — 16, 17 и 18 и т. д.
Разновидности атомов одного и того же химического элемента, имеющие одинаковый заряд ядра, но разное массовое число, называются изотопами.
Химические элементы, встречающиеся в природе, являются смесью изотопов. Слово изотоп состоит из двух греческих слов: изос — «один» и топос — «место», и означает «занимающий одно место» (клетку) в Периодической системе элементов.
Приводимая в Периодической системе относительная атомная масса химического элемента является средним значением атомных масс природной смеси потопов данного элемента с учетом их содержания в природе, поэтому довольно часто она имеет дробные значения. Например, атомы природного хлора представляют собой смесь двух изотопов с массой 35 (их в природе 75 %) и 37 (их 25 %). Химические свойства изотопов хлора совершенно одинаковы.
С учетом содержания в природе изотопов хлора относительная атомная масса хлора будет равна:
Аr (CI) = 35 · 0,75 + 37 · 0,25 = 35,453.
Хлор — это единственный атом, для которого относительная атомная масса не округляется до целого числа, а берется значение до десятых (35,5).
К примеру, водород имеет три изотопа: протий (Н), дейтерий (D) и тритий (Т). Все они отличаются своим массовым числом (1, 2 и 3 соответственно). Следовательно, и число нейтронов в атомах будет различным. У протия число нейтронов равно 0, у дейтерия — 1, у трития — 2.
Зная изотопный состав химических элементов, можно объяснить, почему калий, теллур и некоторые другие элементы с большей атомной массой предшествуют элементам, имеющим меньшую атомную массу. Природный теллур состоит из восьми изотопов. Среди них преобладают потопы с массой ядер 126, 128, 130. Поэтому усредненная атомная масса теллура (127,6) оказывается больше атомной массы йода (127), но заряд теллура меньше (+52), чем заряд ядер атомов йода (+53). Поэтому теллур в периоде располагается раньше йода.
Таким образом, подводя итоги выше сказанного, можно сделать следующие основные выводы по данной теме:
Атом — это сложная частица, состоящая из ядра и электронов. Ядро атома состоит из протонов и нейтронов. Вся масса атома сосредоточена в его ядре.
Атом электронейтрален, так как содержит одинаковое число протонов и электронов, равное порядковому номеру химического элемента.
Разновидности атомов одного и того же химического элемента, имеющие одинаковый заряд ядра. но разное массовое число, называются изотопами.
Задания для самопроверки:
Задание 1
Заряд ядра атома азота равен:
A) 7
B) 14
C) 16
D) 8
E) 24
Задание 2
Число протонов в ядре атома криптона :
A) 32
B) 84
C) 70
D) 36
E) 48
Задание 3
Число нейтронов в ядре атома цинка:
A) 28
B) 30
C) 35
D) 15
E) 45
Задание 4
Число электронов в атоме кальция:
A) 35
B) 32
C) 40
D) 12
E) 20
Задание 5
Изотопы одного химического элемента отличаются между собой:
A) числом протонов
B) числом нейтронов
C) числом электронов
D) зарядом ядра
E) ничем не отличаются
Ответы:
1 – A, 2 – D, 3 – C, 4 – E, 5 – B.
Загрузка...