Строение атомов

Содержание статьи.

1. Атом.
2. Нуклиды (изотопы, изобары, изотоны).

Вспомним

• В 1911 г. Э. Резерфордом предложена ядерная (планетарная) модель строе-ния атома: атом состоит из положительно заряженного ядра и движущихся вокруг него электронов; более 99,96 % массы атома сосредоточено в его яд-ре; диаметр ядра примерно в 100000 раз меньше диаметра самого атома.
• Субатомные частицы (частицы меньше атома): «элементарные» (на прак-тике невозможно расщепить) и «составные» состоят из более чем одной элементарной частицы.

1. Атомы

Атом - электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного ядра (протоны и нейтроны) и отрицательно заряженных электронов.

Масса электрона = 0,0005 ≈ 0

Масса атома определяется массой ядра.

Заряд ядра - главная характеристикой химического элемента.

Физический смысл заряда ядра атома заключается в том, что он равен числу протонов и числу электронов.

В химических реакциях ядра атомов не изменяются. Было установлено, что все химические свойства веществ определяются строением электронных оболочек атомов.

Массу ядра (mz) можно приблизительно определить, суммировав массы всех протонов (Zmp) и нейтронов (Nmn), из которых оно состоит.

Точное значение массы ядра немного меньше этой суммы:

mz < Zmp + Nmn.

Например, масса ядра нуклида кислород-16 равна 15,995. Разница объясняется выделением колоссальной энергии при образовании ядра из протонов и нейт-ронов. Именно из-за выделения этой энергии, называемой энергией связи (∆E), происходит потеря общей массы. Энергия связи в ядре в миллионы раз превы-шает прочность химической связи, поэтому ядра атомов в химических реакциях не разрушаются.

Электроны

1. Электрон имеет двойственную природу, т. е. может вести себя и как частица, и как волна. Как частица электрон имеет определенную массу и заряд, а дви-жущиеся электроны проявляют волновые свойства, например поток электро-нов способен к дифракции.
2. Для электрона невозможно точно измерить одновременно координату и ско-рость. Чем точнее измерена скорость, тем больше неопределённость в нахо-ждении его координаты, и наоборот.
3. Спин электрона. Спин - собственный момент количества движения элемен-тарной частицы. Электроны вращается (условно) вокруг с обственной оси по часовой стрелке или против неё.

Нейтроны

Число нейтронов определяется по формуле:

N = Ar – Z или n = Ar – р

где N (n) - количество нейтронов, Ar - атомная масса элемента, Z (p) - количест-во протонов (порядковый номер).

Например. Калий - элемент №19. Относительная атомная масса = 39. В ядре ато-ма: 19 протонов и 39-19 = 20 нейтронов.

Суммарное число протонов (Z) и нейтронов (N) в ядре называется массовым чи-слом (А): A = Z + N (А имеет целочисленные значения)

2. Нуклиды

Нуклид - разновидности атомов с определённым числом протонов и нейтро-нов в ядре.

Обозначения нуклида: внизу слева записывается число протонов Z (порядковый номер), вверху слева указывается массовое число A (сумма чисел протонов и нейтронов). Используют и другие способы записи.

Нуклиды принято обозначать , где Э - символ химического элемента, Z - число протонов в ядре (атомный номер элемента), A - массовое число, равное суммарному числу протонов и нейтронов в ядре.

Например.

Большинство химических элементов в природе существует в виде нескольких нуклидов. В настоящее время для 118 элементов известно более 3400 нуклидов. Так, у кремния три стабильных нуклида, а у олова их десять.

1. Изотопы

Изотопы - разновидности атомов одного и того же элемента с одинако-вым числом протонов в ядре (зарядом ядра), но разным числом нейтронов (различную массу).

Протоны определяют свойства атома, то есть придают ему индивидуальность. Нейтроны не влияют на свойства атома, а отражаются на его массе. Поэтому все изотопы одного и того же элемента химически неотличимы.

В природе химические элементы существуют в виде смесей изотопов. Изотопный состав одного и того же химического элемента выражают в атомных долях (ωат.), которые указывают, какую часть составляет число атомов данного изотопа от общего числа атомов всех изотопов данного элемента, принятого за единицу или 100%.

Например. ωат (35Сl) = 0,754 или 75,4%; ωат (37Сl) = 0,246 или 24,6%

В таблице Менделеева приведены средние значения относительных атомных масс химических элементов с учётом их изотопного состава и их доли в приро-де: Ar средняя= ωат. (1) x Ar(1) + … + ωат.(n) x Ar(n). Поэтому Ar, указанные в та-блице, являются дробными.

Например. Ar средняя (Cl) = 0,754 x 35 + 0,246 x 37 = 35,453

В природе 21 химический элемент существует в виде лишь одного стабильного нуклида. К ним относятся Be, F, Na, Al, P, Sc, Mn, Co, As, Y, Nb, Rh, I, Cs, Pr, Tb, Ho, Tm, Au, Bi, Pa. Их относительные атомные массы в периодической системе ука-заны с точностью, значительно большей, чем для элементов, существующих в виде смеси изотопов.

2. Изобары

Изобары - нуклиды с одинаковым нуклонным числом (массовым числом).

3. Изотоны

Изотоны - нуклиды с одинаковым количеством нейтронов, но разным количест-вом протонов.

ФАКТЧЕК

1. Атом - электронейтральная частица, состоящая из положительно заряжен-ного ядра и отрицательно заряженных электронов.

Содержание контента канала:

Приглашаю подписаться на канал:

Интересно, но необязательно

• Гипотеза о том, что все вещества состоят из большого числа атомов, зароди-лась свыше 2000 тому назад. Сторонники атомистической теории (Демокрит, Левкипп, Анаксагор, Анаксимандр, Эпикур, Лукреций Кар) рассматривали атом как мельчайшую неделимую частицу и считали, что все многообразие мира есть сочетание неизменных частиц - атомов.
• Дальнейшее учение продолжилось в 18 веке российским ученым М. В. Ломо-носовым, а после английским Дж. Дальтоном.
• Париж, 1626 год: «Учение об атоме запрещено под страхом смерти».