Что входит в состав атома

4.1. Состав атомов

Слово » атом» переводится с древнегреческого языка как » неделимый» . Так и предполагалось почти до конца XIX века. В 1911 г. Э. Резерфорд обнаружил, что в атоме существует положительно заряженное ядро. Позже было доказано, что оно окружено электронной оболочкой.

Электронная оболочка – совокупность движущихся вокруг ядра электронов.

Таким образом, атом представляет собой материальную систему, состоящую из ядра и электронной оболочки.
Атомы очень маленькие – так, по толщине бумажного листа укладываются сотни тысяч атомов. Размеры атомных ядер – еще в сто тысяч раз меньше размеров атомов.
Ядра атомов заряжены положительно, но состоят они не только из протонов. Ядра содержат еще и нейтральные частицы, открытые в 1932 году и названные нейтронами. Протоны и нейтроны вместе носят название нуклоны – то есть ядерные частицы.

Нуклоны – общее название протонов и нейтронов.

Любой атом в целом электронейтрален, а это значит, что число электронов в электронной оболочке атома равно числу протонов в его ядре.

Таблица 11.Важнейшие характеристики электрона, протона и нейтрона

Название » электрон» происходит от греческого слова, означающего » янтарь» .
Название » протон» происходит от греческого слова, означающего » первый» .
Название » нейтрон» происходит от латинского слова, означающего » ни тот, ни другой» (имеется в виду его электрический заряд).
Знаки » –» , » +» и » 0″ в символах частиц занимают место правого верхнего индекса.
Размер электрона столь мал, что в физике (в рамках современной теории) вообще считается некорректным говорить об измерении этой величины.

ЭЛЕКТРОН, ПРОТОН, НЕЙТРОН, НУКЛОН, ЭЛЕКТРОННАЯ ОБОЛОЧКА.
1.Определите, насколько масса протона меньше массы нейтрона. Какую часть от массы протона составляет эта разница (выразите ее в виде десятичной дроби и в процентах)?
2.Во сколько раз (приближенно) масса любого нуклона больше массы электрона?
3.Определите, какую часть от массы атома составит масса его электронов, если в состав атома входят 8 протонов и 8 нейтронов. 4.Как вы думаете, удобно ли использовать единицы международной системы единиц измерений (СИ) для измерений масс атомов?

Между всеми заряженными частицами атома действуют электрические (электростатические) силы: электроны атома притягиваются к ядру и вместе с тем отталкиваются друг от друга. Действие заряженных частиц друг на друга передается электрическим полем.

Вам знакомо уже одно поле – гравитационное. Подробнее о том, что такое поля, и о некоторых их свойствах вы узнаете из курса физики.

Все протоны в ядре заряжены положительно и за счет электрических сил отталкиваются друг от друга. Но ядра же существуют! Следовательно, в ядре, кроме электростатических сил отталкивания, действует еще какое-то взаимодействие между нуклонами, за счет сил которого они притягиваются друг к другу, причем это взаимодействие – значительно сильнее электростатического. Эти силы называются ядерными силами, взаимодействие – сильным взаимодействием, а поле, передающее это взаимодействие – сильным полем.

В отличие от электростатического, сильное взаимодействие ощущается только на коротких расстояниях – порядка размеров ядер. Но силы притяжения, вызванные этим взаимодействием (F_я). во много раз больше электростатических (F_э). Отсюда – » прочность» ядер во много раз больше » прочности» атомов. Поэтому в химических явлениях изменяется только электронная оболочка, а ядра атомов остаются неизменными.

Общее число нуклонов в ядре называется массовым числом и обозначается буквой А. Число нейтронов в ядре обозначается буквой N, а число протонов – буквой Z . Эти числа связаны между собой простым соотношением:

Плотность вещества ядер огромна: она примерно равна 100 миллионам тонн на кубический сантиметр, что несоизмеримо с плотностью любого химического вещества.

ЭЛЕКТРОННАЯ ОБОЛОЧКА, АТОМНОЕ ЯДРО, МАССОВОЕ ЧИСЛО, ЧИСЛО ПРОТОНОВ, ЧИСЛО НЕЙТРОНОВ.

При химических peaкцияx атомы могут терять часть своих электронов, а могут и присоединять » лишние» . При этом из нейтральных атомов образуются заряженные частицы – ионы. Химическая сущность атомов при этом не меняется, то есть атом, например, хлора не превращается в атом азота или в атом какого-нибудь другого элемента. Физические воздействия довольно большой энергии могут вообще » сорвать» с атома всю электронную оболочку. Химическая сущность атома при этом также не изменится – отняв электроны у каких-нибудь других атомов, ядро снова превратится в атом или ион того же элемента. Атомы, ионы и ядра обобщенно называются нуклидами.

Нуклиды – общее название атомов, простых ионов и атомных ядер.

Для обозначения нуклидов используют символы элементов (вы помните, что они могут обозначать и один атом) с левыми индексами: верхний равен массовому числу, нижний – числу протонов. Примеры обозначения нуклидов:

Теперь мы можем сформулировать окончательное определение понятия » химический элемент» .

Химический элемент – совокупность нуклидов с одинаковым зарядом ядра.

Так как заряд ядра определяется числом протонов, то химическим элементом можно назвать совокупность нуклидов с одинаковым числом протонов.Вспомнив сказанное в начале параграфа, мы можем уточнить один из важнейших химических законов.

При химических реакциях (и при физических взаимодействиях, не затрагивающих ядра) нуклиды не возникают, не исчезают и не превращаются друг в друга.

Итак, массовое число равно сумме числа протонов и числа нейтронов: А = Z + N. У нуклидов одного элемента заряд ядра одинаков (Z = const), а число нейтронов N? У нуклидов одного элемента число нейтронов в ядре может быть одинаковым, а может и отличаться. Поэтому и массовые числа нуклидов одного элемента могут быть разными. Примеры нуклидов одного элемента с разными массовыми числами – различные устойчивые нуклиды олова, характеристики которых приведены в табл. 12. У нуклидов с одинаковыми массовыми числами масса одинакова, а у нуклидов с разными массовыми числами – разная. Отсюда следует, что атомы одного элемента могут отличаться по массе.

Следовательно, у нуклидов одного изотопа одинаковое число протонов (так как это один элемент), одинаковое число нейтронов (так как это один изотоп) и, естественно, одинаковая масса. Такие нуклиды совершенно одинаковы и потому принципиально неразличимы. (В физике под словом «изотоп» иногда подразумевают и одинт нуклид данного изотопа)

Нуклиды разных изотопов одного элемента отличаются массовыми числами, то есть числами
нейтронов, и массой.

Изотопы
элемента
водорода

Изотопы
элемента
кислорода

Изотопы
элемента
хлора

Общее число известных ученым нуклидов приближается к 2000. Из них устойчивы, то есть существуют в природе, около 300. Элементов в настоящее время, включая искусственно полученные, известно 110.(Среди нуклидов физики выделяют изобары— нуклиды с одинаковой массой(независимо от заряда))
Многие элементы имеют по одному природному изотопу, например, Be, F, Nа, Al, P, Mn, Co, I, Au и некоторые другие. Но большинство элементов имеют по два, по три и более устойчивых изотопа.
Для описания состава атомных ядер иногда рассчитывают доли протонов или нейтронов в этих ядрах.

Доля – отношение числа тех объектов, долю которых мы определяем, к общему числу объектов.

где D_i – доля интересующих нас объектов (например, седьмых),
N₁ – число первых объектов,
N₂ – число вторых объектов,
N₃ – число третьих объектов,
N_i – число интересующих нас объектов (например, седьмых),
N_n – число последних по счету объектов.

Для сокращения записи формул в математике знаком обозначают сумму всех чисел N_i, от первого (i = 1) до последнего (i = n). В нашей формуле это означает, что суммируются числа всех объектов: от первого (N₁) до последнего (N_n).

Пример. В коробке лежат 5 зеленых карандашей, 3 красных и 2 синих; требуется определить долю красных карандашей.

Доля может выражаться простой или десятичной дробью, а также в процентах, например:

НУКЛИД, ИЗОТОП, ДОЛЯ
1.Определите долю протонов в ядре атома . .Определите долю нейтронов в этом ядре.
2.Какова доля нейтронов в ядрах нуклидов
3.Массовое число нуклида равно 27. Доля протонов в нем 48,2%. Нуклидом какого элемента является данный нуклид?
4.В ядре нуклида доля нейтронов 0,582. Определите Z.
5.Во сколько раз масса атома тяжелого изотопа урана ₉₂U, содержащего 148 нейтронов в ядре, больше массы атома легкого изотопа урана, содержащего в ядре 135 нейтронов?

Из количественных характеристик атома вам уже знакомы массовое число, число нейтронов в ядре, число протонов в ядре и заряд ядра.
Так как заряд протона равен элементарному положительному заряду, то число протонов в ядре (Z) и заряд этого ядра (q_я), выраженный в элементарных электрических зарядах, численно равны. Поэтому, как и число протонов, заряд ядра обычно обозначают буквой Z.
Число протонов одинаково для всех нуклидов какого-либо элемента, поэтому оно может использоваться как характеристика этого элемента. В этом случае оно называется атомным номером.

Атомный номер элемента – характеристика химического элемента, равная числу протонов в ядре любого нуклида этого элемента.

Так как электрон «легче» любого из нуклонов почти в 2000 раз, масса атома (m_o) сосредоточена прежде всего в ядре. Ее можно измерять в килограммах, но это очень неудобно.
Например, масса самого легкого атома – атома водорода – равна 1,674 . 10– 27 кг, и даже масса самого тяжелого из существующих на Земле атомов – атома урана – равна всего лишь 3,952 . 10– 25 кг. Даже используя самую маленькую десятичную долю грамма – аттограмм (аг), мы получим значение массы атома водорода m_o(H) = = 1,674 . 10– 9 аг. Действительно, неудобно.
Поэтому в качестве единицы измерений масс атомов используется специальная атомная единица массы, для которой знаменитый американский химик Лайнус Полинг (1901 – 1994) предложил название » дальтон» .

Атомная единица массы с точностью, достаточной в химии, равна массе любого нуклона и близка к массе атома водорода, ядро которого состоит из одного протона. В 11-м классе из курса физики вы узнаете, почему она в действительности несколько меньше массы любой из этих частиц. Из соображений удобства измерений атомная единица массы определяется через массу нуклида самого распространенного изотопа углерода.

Дальтон (атомная единица массы) – 1/12 часть массы нуклида 12 С.

Обозначение атомной единицы массы – а. е. м. или Дн.
1Дн = 1,6605655 . 10– 27 кг 1,66 . 10– 27 кг.

Если массу атома измеряют в дальтонах, то по традиции ее называют не » масса атома» , а атомная масса. Масса атома и атомная масса – одна и та же физическая величина. Так как речь идет о массе одного атома (нуклида), то ее называют атомной массой нуклида.

Атомная масса нуклида – масса нуклида, выраженная в дальтонах.

Обозначается атомная масса нуклида буквами А_r с указанием символа нуклида, например:
А_r( 16 O) – атомная масса нуклида 16 O,
A_r( 35 Cl) – атомная масса нуклида 35 Сl,
A_r( 27 Аl) – атомная масса нуклида 27 Аl.

Если у элемента есть несколько изотопов, то этот элемент состоит из нуклидов с разной массой. В природе изотопный состав элементов обычно постоянен, поэтому для каждого элемента можно посчитать среднюю массу атомов этого элемента ():

где D₁, D₂, . D_i – доля 1-го, 2-го, . , i-го изотопа;
m₀(1), m₀(2), . m₀(i) – масса нуклида 1-го, 2-го, . i-го изотопа;
n – общее число изотопов данного элемента.
Если среднюю массу атомов элемента измеряют в дальтонах, то в этом случае ее называют атомной массой элемента.

Обозначается атомная масса элемента так же, как и атомная масса нуклида, буквами А_r, но в скобках указывается не символ нуклида, а символ соответствующего элемента, например:
А_r(O) – атомная масса кислорода,
А_r(Сl) – атомная масса хлора,
А_r(Аl) — атомная масса алюминия.

Так как атомная масса элемента и средняя масса атома этого элемента – одна и та же физическая величина, выраженная в разных единицах измерений, то и формула для вычисления атомной массы элемента аналогична формуле для вычисления средней массы атомов этого элемента:

где D₁, D₂, . D_n – доля 1-го, 2-го, . i-того изотопа;
А_r(1), А_r(2), . A_r(i) – атомная масса 1-го, 2-го, . i-го изотопа;
п – общее число изотопов данного элемента.

АТОМНЫЙ НОМЕР ЭЛЕМЕНТА, МАССА АТОМА (НУКЛИДА),АТОМНАЯ МАССА НУКЛИДА, АТОМНАЯ ЕДИНИЦА МАССЫ, АТОМНАЯ МАССА ЭЛЕМЕНТА
1)Определите число нейтронов N и число электронов N(е– ) в следующих атомах: .
Какова доля протонов в ядре каждого из этих атомов?
2)Изотопами каких элементов являются нуклиды, содержащие в ядре

нейтронов	5	16	4	1	60	2	146	0
протонов	5	15	3	1	47	1	92	1

Запишите символы этих нуклидов.
3)Какова доля атомов водорода в молекуле воды? На этом примере докажите, что » доля не зависит от порции» , то есть, что доля атомов водорода в любой порции воды равна доле атомов водорода в одной молекуле этого вещества.

4)Какова доля а) атомов кислорода в оксиде азота N₂O₅; б) атомов серы в серной кислоте? 5)Принимая атомную массу нуклида численно равной массовому числу, рассчитайте атомную массу бора, если природная смесь изотопов бора содержит 19% изотопа 10 В и 81% изотопа 11 В.

6)Принимая атомную массу нуклида численно равной массовому числу, рассчитайте атомные массы следующих элементов, если доли их изотопов в природной смеси (изотопный состав) составляют: а) 24 Mg – 0,796 25 Mg – 0,091 26 Mg – 0,113
б) 28 Si – 92,2 % 29 Si – 4,7 % 30 Si – 3,1 %
в) 63 Cu – 0,691 65 Cu – 0,309

7)Определите изотопный состав природного таллия (в долях соответствующих изотопов), если в природе встречаются изотопы таллий-207 и таллий-203, а атомная масса таллия равна 204,37 Дн.

8)Природный аргон состоит из трех изотопов. Доля нуклидов 36 Аr составляет 0,34%. Атомная масса аргона – 39,948 Дн. Определите, в каком соотношении встречаются в природе 38 Аr и 40 Аr.

9)Природный магний состоит из трех изотопов. Атомная масса магния – 24,305 Дн. Доля изотопа 25 Mg – 9,1%. Определите доли остальных двух изотопов магния с массовыми числами 24 и 26.

10)В земной коре (атмосфере, гидросфере и литосфере) атомы лития-7 встречаются примерно в 12,5 раз чаще, чем атомы лития-6. Определите атомную массу лития.

11)Атомная масса рубидия – 85,468 Дн. В природе встречаются 85 Rb и 87 Rb. Определите, во сколько раз легкого изотопа рубидия больше, чем тяжелого.

Для того, чтобы мы могли качественно предоставить Вам информацию, мы используем cookies, которые сохраняются на Вашем компьютере (сведения о местоположении; ip-адрес; тип, язык, версия ОС и браузера; тип устройства и разрешение его экрана; источник, откуда пришел на сайт пользователь; какие страницы открывает и на какие кнопки нажимает пользователь; эта же информация используется для обработки статистических данных использования сайта посредством интернет-сервисов Google Analytics и Яндекс.Метрика). Нажимая кнопку «СОГЛАСЕН», Вы подтверждаете то, что Вы проинформированы об использовании cookies на нашем сайте. Отключить cookies Вы можете в настройках своего браузера.

Сервер создается при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований
Не разрешается копирование материалов и размещение на других Web-сайтах
Вебдизайн: Copyright (C) И. Миняйлова и В. Миняйлов
Copyright (C) Химический факультет МГУ
Написать письмо редактору

Строение атома

Атом — это наименьшая частица химического элемента, сохраняющая все его химические свойства. Атом состоит из ядра и вращающихся вокруг него электронов. Ядро также имеет сложное строение и состоит из нейтронов и электронов.

Число электронов равно числу протонов в атоме и определяется порядковым номером. В связи с этим атом в целом электронейтрален, так как электроны заряжены отрицательно, а протоны положительно. Заряд ядра также равен порядковому номеру. Число нейтронов рассчитывается по формуле N = A — Z, где N — общее число нейтронов, А — массовое число, Z — заряд ядра. Число энергетических уровней в атоме определяется номером периода. Число электронов на последнем внешнем уровне равно номеру группы.

Максимальное число электронов на энергетическом уровне определяется формулой N = 2 * n^2 , где N — общее число электронов на энергетическом уровне, n — номер уровня.

В связи с этим максимальное число электронов на первом (n = 1) уровне равно 2 (так как N = 2 * 1^2), на втором (n = 2) уровне — 8 (так как N = 2 * 2^2), на третьем (n = 3) уровне — 18 (так как N = 2 * 3^2) и т.д.

Каждый энергетический уровень делится на подуровни. На первом уровне только один подуровень — s. На втором уровне два подуровня — s и p. на третьем — s, p и d. На четвертом — s, p, d и f.

Максимальное число электронов на подуровнях

2 — максимальное число электронов на s-подуровне.
6 — максимальное число электронов на p-подуровне.
10 — максимальное число электронов на d-подуровне.
14 — максимальное число электронов на f-подуровне.

Максимальное число электронов на подуровне не зависит от номера уровня.

Из чего состоит атом? Инфографика

В 1913 году датский физик Нильс Бор предложил свою теорию строения атома. За основу он взял планетарную модель атома, разработанную физиком Резерфордом. В ней атом уподоблялся объектам макромира — планетарной системе, где планеты двигаются по орбитам вокруг большой звезды. Аналогично в планетарной модели атома электроны движутся по орбитам вокруг расположенного в центре тяжёлого ядра.

Бор ввёл в теорию атома идею квантования. Согласно ей, электроны могут двигаться только по фиксированным орбитам, соответствующим определённым энергетическим уровням. Именно модель Бора стала основой для создания современной квантово-механической модели атома. В этой модели ядро атома, состоящее из положительно заряженных протонов и не имеющих заряда нейтронов, тоже окружено отрицательно заряженными электронами. Однако согласно квантовой механике, для электрона нельзя определить какую-то точную траекторию или орбиту движения — есть только область, в которой находятся электроны с близким энергетическим уровнем.

Что находится внутри атома?

Атомы состоят из электронов, протонов и нейтронов. Нейтроны были открыты после того, как физиками была разработана планетарная модель атома. Лишь в 1932 году, проводя серию опытов, Джеймс Чедвик обнаружил частицы, не имеющие никакого заряда. Отсутствие заряда подтверждалось тем, что эти частицы никак не реагировали на электромагнитное поле.

Само ядро атома образуют тяжёлые частицы — протоны и нейтроны: каждая из этих частиц почти в две тысячи раз тяжелее электрона. Протоны и нейтроны также имеют схожие размеры, но протоны обладают положительным зарядом, а нейтроны не имеют заряда вообще.

Статья по теме

В свою очередь, протоны и нейтроны состоят из элементарных частиц, называемых кварками. В современной физике кварки являются самой маленькой, основной частицей материи.

Размеры самого атома во много раз превышают размеры ядра. Если увеличить атом до размеров футбольного поля, то размеры его ядра могут быть сопоставимы с теннисным мячиком в центре такого поля.

В природе существует множество атомов, различающихся размерами, массой и другими характеристиками. Совокупность атомов одного вида называется химическим элементом. На сегодняшний день известно более ста химических элементов. Их атомы различаются размерами, массой, а также строением.

Электроны внутри атома

Отрицательно заряженные электроны двигаются вокруг ядра атома, образуя своего рода облако. Массивное ядро притягивает электроны, но энергия самих электронов позволяет им «убегать» дальше от ядра. Таким образом, чем больше энергия электрона, тем дальше от ядра он находится.

Значение энергии электронов не может быть произвольным, оно соответствует чётко определенному набору энергетических уровней в атоме. То есть энергия электрона изменяется скачкообразно от одного уровня к другому. Соответственно, и двигаться электрон может только в рамках ограниченной электронной оболочки, соответствующей тому или иному энергетическому уровню — в этом смысл постулатов Бора.

Статья по теме

Получив больше энергии, электрон «перескакивает» в более высокий от ядра слой, потеряв энергию — наоборот, в более низкий слой. Таким образом, облако электронов вокруг ядра упорядочено в виде нескольких «нарезанных» слоев.

История представлений об атоме

Само слово «атом» происходит от греческого «неделимый» и восходит к идеям древнегреческих философов о наименьшей неделимой части материи. В средние века химики убедились в том, что некоторые вещества не могут быть подвергнуты дальнейшему расщеплению на составляющие элементы. Такие наименьшие частицы вещества и получили название атомов. В 1860 году на международном съезде химиков в Германии это определение было официально закреплено в мировой науке.

В конце XIX — начале XX века физиками были открыты субатомные частицы и стало ясно, что атом в действительности не является неделимым. Сразу же были выдвинуты теории о внутреннем строении атома, одной из первых среди которых стала модель Томсона или модель «пудинга с изюмом». Согласно этой модели, маленькие электроны находились внутри массивного положительно заряженного тела — как изюм внутри пудинга. Однако, практические эксперименты химика Резерфорда опровергли эту модель и привели того к созданию планетарной модели атома.

Развитие планетарной модели Бором наряду с открытием в 1932 году нейтронов сформировало основу для современной теории о строении атома. Следующие этапы в развитии знаний об атоме уже связаны с физикой элементарных частиц: кварков, лептонов, нейтринов, фотонов, бозонов и других.

Смотрите также:

Что такое лампа накаливания и в чём её отличие от энергосберегающей лампы? →
. Чем закончились эксперименты на БАКе? →
Что такое «Кот Шрёдингера»? →

Строение атома

Окружающие нас тела состоят из мельчайших частиц – атомов. Интересно узнать, какова же структура этих «кирпичиков» Мироздания? Вместе с экспертами рассмотрим современные научные представления о строении атомов

Предположения об атомном строении вещества появились еще до нашей эры. Уже мыслители Древнего Востока и Древней Греции высказывали мысли о существовании крайне малых, далее неделимых материальных частиц, из которых состоит вся Вселенная.

Наиболее известной является теория древнегреческого философа Демокрита. Именно он впервые ввел термин atomos, что означает неделимый. Демокрит полагал, что все в мире состоит из атомов и пустоты, атомы существуют вечно, их никто не создавал, они материальны, имеют форму, размер и вес. Объединение атомов в тела происходит при помощи крючков и петелек. Душа человека также состоит из атомов, имеющих гладкую форму. Атомы в пустоте двигаются только прямолинейно, поэтому свободы у человека нет, все предопределено.

Ученик Демокрита Эпикур усовершенствовал это учение и высказал предположение, что атомы могут самопроизвольно отклоняться от прямолинейного пути, поэтому свобода у человека все-таки есть.

Что такое атом

Современная наука определяет атом как крайне малую по размерам и массе частицу вещества, которая является наименьшей частью химического элемента и выступает носителем его химических свойств.

Всего известно 118 атомов, из которых в природе встречается 94, а оставшиеся 24 были искусственно синтезированы в ядерных реакторах и лабораториях.

Атомы обладают определенной массой, размерами и строением. Массы атомов крайне малы. К примеру, атом водорода имеет массу всего лишь 1,67х10 -24г . Вес атома принято измерять в атомных единицах массы. Одна такая единица равно 1/12 массы атома углерода, ядро которого включает в свой состав 6 нейтронов и 6 протонов. Получается, что 1 а.е.м. = 1 нейтрон = 1 протон. Например, ядро атома водорода состоит из 1 протона, следовательно, его масса равна 1 а.е.м.

Размеры атомов также малы и находятся в пределах 0,046-0,25 нм (1 нм=1 м -9 ).

Полезная информация о строении атома

Ядро атома	Оно располагается в центре атома и составляет практически всю его массу (99,9%). При этом ядро атома занимает всего лишь одну триллионную часть его объема. То есть атом внутри практически пуст.
Электрон	Наиболее активная часть атома, так как постоянно движется. Он обладает крайне малым весом. Так, масса электрона в атоме водорода составляет 0,0005 массы ядра.
Самый легкий и тяжелый атомы	Если говорить о природных элементах, то самый легкий – атом водорода (его относительная атомная масса – 1,00797), а самый тяжелый – атам урана (238,03).

Состав атома

Атомы состоят из ядра и электронов, которые иногда называют «электронным облаком». Атомное ядро состоит из протонов и нейтронов.

Электрон (происходит от греческого слова «янтарь», был открыт в 1897 году) представляет собой отрицательно заряженную частицу. Электроны движутся по электронным оболочкам.

Протон (от греческого – первый, открыт в 1919 году) – частица ядра, имеющая положительный заряд.

Нейтрон (от латинского «ни тот, ни другой», открыт в 1932 году) – элемент ядра, не имеющий заряда.

Протоны и нейтроны вместе называют также нуклонами (ядерными частицами).

Атомы различаются по количеству протонов и нейтронов в ядре. В зависимости от количества протонов атом имеет соответствующий номер в Периодической системе Менделеева и относится к некоторому химическому элементу.

Число нейтронов в ядре атома указывает на изотоп данного элемента. Изотопами называют разновидности атомов одного химического элемента, которые имеют одинаковый атомный номер, но различные массы.

Электронная схема строения атома

Атом является электрически нейтральным, поскольку положительный заряд ядра равен сумме отрицательных зарядов электронов, вращающихся вокруг ядра. Их движение происходит по электронным оболочкам. Количество электронов и электронных оболочек зависит от величины заряда ядра атома.

Схема строения атомов наглядно представлена в Периодической системе химических элементов. Возьмем в качестве примера химический элемент натрий. Символ элемента обозначается латинскими буквами (Na). Название записывается русскими буквами – натрий.

Порядковый (атомный) номер (Z) – это количество протонов и электронов у атома (для Na – 11).

Распределение электронов по слоям для Na составляет 2, 8, 1.

Атомная масса элемента (атомный вес, относительная атомная масса) – это суммарная масса нейтронов, протонов и электронов в атоме, выраженная в а.е.м. У Na она 22.99.

Электронная конфигурация атома Na записывается так: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 , где 1s – первый энергетический уровень, на котором располагаются 2 электрона на s-электронной орбитали; 2s и 2p – второй энергетический уровень, где находятся 2 электрона на s-электронной орбитали и 6 электронов на p-электронной орбитали; 3s – третий энергетический уровень, где находится 1 электрон на s-электронной орбитали.

это интересно
Валентность
Что такое валентность, как ее определить и какова ее роль в химии

Модели строения атомов

В истории науки были разработаны различные модели строения атома. В 1803 году Джон Дальтон предложил сферическую модель, которая изображала атом в качестве мельчайшей материальной сферы, не поддающейся разрушению.

В 1904 году Джозеф Томпсон создал модель, получившую название «Пудинг с изюмом». В этой модели атом рассматривался как определенное положительно заряженное тело, содержащее внутри себя отрицательно заряженные электроны.

В 1911 году Эрнест Резерфорд на основании проделанных опытов пришел к выводу, что атом напоминает маленькую планетную систему, где вокруг ядра по орбитам вращаются электроны. Однако планетарная модель входила в противоречие с принципами классической электродинамики, в соответствие с которыми движущиеся электроны должны терять энергию и упасть на ядро.

Нильс Бор усовершенствовал планетарную модель атома, введя следующие дополнения:

каждый электрон может вращаться вокруг ядра только по строго определенным стационарным орбитам;
в процессе такого вращения атом не излучает энергию;
излучение либо поглощение энергии осуществляется лишь при переходе атома из одного стационарного состояния в другое.

Современная модель атома получила название квантово-механической. В ней используются принципы неопределенности и дополнительности Вернера Гейзенберга, в соответствии с которыми электрон представляет собой одновременно частицу и волну, определенных орбит не существует, а электроны движутся вокруг ядра, образуя электронное облако.

Задачи по теме «Строение атома»

Давайте вместе решим несколько задач из курса химии за 8 и 11 классы для закрепления материала.

Задача 1

Ответьте на вопросы, выбрав правильный вариант ответа из предложенных. Это задание за 8 класс.

1) Из чего состоит атом?

а) из протонов и нейтронов
б) из молекул
в) из электронов и нейтронов
г) из ядра и электронов

2) Что находится в атомном ядре?

а) пустота
б) положительный заряд
в) протоны и нейтроны
г) электроны

3) сколько электронов в атоме кальция (Са)?

а) 2
б) 20
в) 22
г) бесконечно много

4) Чему равен порядковый номер химического элемента?

а) заряду ядра атома
б) атомной массе
в) количеству валентных электронов атома
г) количеству нейтронов в ядре атома

5) В атоме элемента электронами заполнены два энергетических уровня, а на третьем находится два электрона. Назовите этот элемент.

а) кислород
б) сера
в) магний
г) алюминий

Задача 2

Выберите правильный вариант ответа на каждый вопрос. Это задание из курса 11 класса.

1) Атомы какого химического элемента состоят из 5 протонов, 6 нейтронов и 5 электронов?

а) азот
б) бор
в) углерод
г) натрий

2) Какое расположение электронов по электронным слоям у атома кремния?

а) 2, 8, 4
б) 2, 6, 6
в) 1, 9, 4
г) 2, 7, 5

3) Какова электронная формула атома фосфора?
а) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1
б) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2
в) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2
г) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3

Ответы к задачам

Давайте проверим ваши ответы.

Задача 1

1) г – из ядра и электронов
2) в – протоны и нейтроны
3) б – 20
4) а – заряду ядра атома
5) в – магний

Задача 2

1) б – бор
2) а – 2, 8, 4
3) г – 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3

3 важные темы по химии, которые забываются сразу после школы

Предлагаем вспомнить знакомые и важные темы из школьного курса химии.

Что такое валентность
Какие бывают оксиды
Строение и свойства кристаллических решеток

Что входит в состав атома