Строение атомов. Состав атомных ядер. Изотопы

Научиться описывать строение атома, определять число протонов, нейтронов и электронов по положению элемента в таблице Менделеева и понимать, что такое изотопы.

Понимание строения атома — ключ к объяснению химических реакций, свойств веществ и даже к таким технологиям, как ядерная энергетика и медицинская диагностика (например, томография).

• Атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов, которые движутся вокруг него.
• Ядро атома — самая тяжёлая часть, но оно очень маленькое по сравнению со всем атомом.
• Протоны и нейтроны находятся в ядре, а электроны — вокруг него.
• Число протонов в ядре определяет, какой это элемент (порядковый номер).
• В нейтральном атоме число электронов равно числу протонов.
• Масса атома в основном сосредоточена в ядре, электроны почти не влияют на массу.
• Изотопы — это атомы одного и того же элемента, у которых разное число нейтронов, поэтому они имеют разную массу.
• Химические свойства изотопов одинаковы, так как они определяются числом электронов (протонов).

Атом

Мельчайшая химически неделимая частица вещества, состоящая из ядра и электронов.

Ядро атома

Центральная часть атома, в которой сосредоточена почти вся его масса; состоит из протонов и нейтронов.

Протон

Положительно заряженная частица, входящая в состав ядра. Обозначается p⁺.

Нейтрон

Нейтральная (не имеющая заряда) частица, входящая в состав ядра. Обозначается n⁰.

Электрон

Отрицательно заряженная частица, движущаяся вокруг ядра. Обозначается e⁻.

Заряд ядра

Суммарный положительный заряд ядра, равный числу протонов. Он определяет порядковый номер элемента.

Массовое число

Сумма числа протонов и нейтронов в ядре атома. Обозначается A.

Изотопы

Разновидности атомов одного и того же химического элемента, имеющие одинаковое число протонов, но разное число нейтронов.

• Порядковый номер элемента в таблице Менделеева равен числу протонов в ядре и числу электронов в нейтральном атоме.
• Массовое число A = Z + N, где Z — число протонов, N — число нейтронов.
• Число нейтронов N = A - Z, где A — массовое число (округлённая относительная атомная масса), Z — порядковый номер.
• Заряд ядра равен +Ze, где e — элементарный заряд (1.6·10⁻¹⁹ Кл).
• Масса протона примерно равна массе нейтрона и примерно в 1840 раз больше массы электрона.
• Изотопы водорода имеют специальные названия: протий (¹H), дейтерий (²H), тритий (³H).

1. Пример 1расчёт

   Атом кислорода

   Решение

   • порядковый номер 8, значит, в ядре 8 протонов, а вокруг ядра движутся 8 электронов
   • Массовое число кислорода-16 равно 16, значит, нейтронов 16 - 8 = 8
2. Пример 2расчёт

   Атом натрия

   Решение

   • порядковый номер 11, массовое число 23
   • Протонов 11, электронов 11, нейтронов 23 - 11 = 12
3. Пример 3случай

   Изотопы хлора

   Пояснение

   • хлор-35 (17 протонов, 18 нейтронов) и хлор-37 (17 протонов, 20 нейтронов)
   • Оба — хлор, но с разной массой

• Если бы атом увеличили до размеров футбольного стадиона, то ядро было бы размером с горошину в центре, а электроны — как пылинки на трибунах.
• Вода, содержащая тяжёлый изотоп водорода (дейтерий), называется тяжёлой водой. Она используется в ядерных реакторах.
• Изотоп углерода-14 (¹⁴C) используется для определения возраста древних археологических находок (радиоуглеродный анализ).

• Периодический закон и таблица химических элементов Д. И. Менделеева
• Электронные оболочки атомов
• Химическая связь