загрузка...
 
Раздел 3. СТРОЕНИЕ АТОМА. ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЗАКОН. 3.1. Строение атома. Субатомные частицы
Повернутись до змісту

Раздел 3. СТРОЕНИЕ АТОМА. ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЗАКОН. 3.1. Строение атома. Субатомные частицы

Атом – это электронейтральная, химически неделимая частица вещества, состоящая из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженной электронной оболочки.

Атом характеризуется определенной массой, размером, составом, зарядом ядра, строением электронной оболочки и другими свойствами.

Массы атомов изменяются от 1,67·10–27 кг (атом водорода) до 4,42·10–25 кг (атом Мейтнерия – элемента № 109). Размер атома определяется радиусом электронной оболочки (приблизительно 10–10 м), а радиус ядра (10–14–10–15 м) в 100000 раз меньше радиуса атома (рис. 3.1).

Почти вся масса атома сосредоточена в его ядре.

Ядро атома состоит из нуклонов – протонов и нейтронов.

Протон  – это частица с массой 1 а.е.м. и зарядом +1. Верхний индекс в символе протона () обозначает массу, а нижний – заряд.

Рисунок 3.1 – Размеры атома и атомного ядра

Закон Мозли:

число протонов определяет заряд ядра (Z) и равно порядковому номеру элемента:

Число протонов = Заряд ядра = Порядковый номер элемента.

Нейтрон  – это электронейтральная частица с массой 1 а.е.м.

Сумма числа протонов и нейтронов в ядре называется массовым числом (А).

Число протонов (Z) + Число нейтронов (N) = Массовое число (A)

Например: массовое число лития  равно

Массовое число равно относительной атомной массе элемента, округленной до целого числа. Например, относительная атомная масса элемента лития Ar(Li) = 6,94, а массовое число равно A(Li) = 7.

Положительный заряд ядра равен по абсолютной величине отрицательному заряду электронной оболочки, поэтому атом электронейтрален.

Электронная оболочка – это совокупность всех электронов в атоме. Электрон  – это отрицательно заряженная частица, масса которой приблизительно в 1840 раз меньше массы протона.

Число электронов = Число протонов=Заряд ядра= Порядковый номер элемента.

Пример 3.1. Что обозначает символ ?

Решение. Символ обозначает изотоп элемента лития

(рис. 3.2). Нижний индекс показывает одновременно заряд ядра (Z = +3), количество протонов в ядре (?() = 3), порядковый номер элемента (№ 3) и количество электронов в электронной оболочке ?().

Рисунок 3.2 – Строение атома лития:

1 – электроны; 2 – протоны;  3 – нейтроны

 

 

Таблица 3.1 – Субатомные частицы

 

Электроны, протоны и нейтроны называются субатомными частицами (табл. 3.1).

 

Частица

Заряд

Масса:

 

кг

а.е.м.

 

Протон

+1

1,67·10-27

1,00728

 

Нейтрон

0

1,67·10-27

1,00867

 

Электрон

-1

9,11·10-27

0,000549

 

Пример 3.2. Определить количество субатомных частиц у элемента алюминия Al.

Решение. В периодической таблице элементов находим Al, его порядковый номер №13, поэтому заряд ядра Z=13. Относительная атомная масса Al равна 26,98 а.е.м., тогда массовое число А = 27. Количество протонов равно заряду ядра – (?() = 13. Количество электронов равно количеству протонов – 13. Количество нейтронов находим из соотношения

Z + N = A, откуда N = A – Z = 27 – 13 = 14.

Атомы одного и того же элемента могут иметь разные массовые числа. Ядра этих элементов содержат одинаковое число протонов и разное число нейтронов.

Разновидности атомов одного элемента, имеющие одинаковый заряд ядра, но разные массовые числа, называются изотопами.

Изотопы обозначают символом химического элемента с двумя индексами слева: верхний показывает массовое число А, нижний – заряд ядра Z (рис. 3.3). Названия и символы

Рисунок 3.3 – Обозначения изотопов элемента углерода

изотопов одного элемента одинаковые, например, изотопы элемента кислорода: 158О, 168О, 178О. Исключение – водород, для которого каждый изотоп имеет свое название: протий 11Н, дейтерий 21Н, тритий 31Н (рис. 3.4).

Рисунок 3.4 – Изотопы элемента водорода:

а) модели протия, в ядре которого есть только один протон p; дейтерия, в ядре которого имеется один протон p и один нейтрон n; трития, ядро которого состоит из одного протона p и двух нейтронов n; б) соотношение масс двух изотопов водорода

Существование изотопов объясняет, почему относительные атомные массы – дробные числа.

Относительная атомная масса элемента () в периодической системе – это среднее значение атомных масс его изотопов с учетом их массовых долей в природном элементе. Формула для расчета :

,

где , ,  – атомные массы изотопов одного элемента; , ,  – массовые доли изотопов элемента.

Пример 3.3. Природный хлор содержит 77,5% атомов изотопов с массовым числом А = 35 и 24,5% атомов изотопов с массовым числом 37. Рассчитайте относительную атомную массу элемента хлора.

Дано:

Решение:

w1() = 77,5%

А1() = 35

w2() = 24,5%

Ответ:. Аr(Cl) = 35,453.

А2() = 37

Ar(Cl) - ?

 

Ключевые слова и термины

Русский

Украинский

Английский

Французский

Арабский

заряд

заряд

charge

charge

????

изотоп

ізотоп

isotope

isotope

????

нейтрон

нейтрон

neutron

neutron

?????????

протон

протон

proton

proton

??????

порядковый номер

порядковий номер

atomic number

num?ro de beric

??? ??????

электронная оболочка

електрона оболонка

electron envelope, electron sheath, electron shell

enveloppe ?lectronique

???? ????????

электронный слой

електронний шар

electron layer

envelope electronique

???? ?????????

электронейтраль-ный

електронейтраль-ний

electroneutral

e’lectron neutre

????????

Обратите внимание!

что состоит из чего

            Ядро атома состоит из протонов и нейтронов.

что определяет что

            Число протонов определяет заряд ядра.

что обозначается чем

            Изотоп обозначается символом химического элемента с двумя индексами.

Контрольные вопросы

Что такое атом?

Какие частицы входят в состав: а) атома; б) ядра; в) электронной оболочки?

Охарактеризуйте протон, нейтрон, электрон (символ, заряд, масса).

Чем определяется заряд ядра атома?

Что показывает порядковый номер элемента?

Что такое массовое число?

Как определить количество нейтронов?

Как определить количество электронов?

Что такое изотопы? Как обозначают изотопы?

Задания для самостоятельной работы

Атомы состоят из трех видов частиц: протонов, нейтронов и …

            а) молекул; б) электронов; в) ядер; г) ионов.

Ядро атома содержит: а) электроны; в) протоны и электроны; б) протоны и нейтроны; г)  нейтроны и электроны.

Заряд нейтрона равен: а) 0; б) +1; в) –1; г) +2.

Укажите заряд электрона: а) –1; б) +1; в) 0; г) –2.

Укажите элементарную частицу с наименьшей массой: а) протон; б) нейтрон; в) электрон.

Атом какого из элементов имеет заряд ядра +8: а) неон; б) азот; в) железо; г) кислород.

Сколько протонов в ядре изотопа  а) 12; б) 13; в) 24; г) 5?

Сколько нейтронов в ядре изотопа  а) 7; б) 8; в) 14; г) 15?

Относительная атомная масса нейтрона равна :а)  а.е.м.; б) 0; в) 1 а.е.м.; г) 5 а.е.м.

Чем отличаются между собой атомы изотопов  и :

            а) массой; в) количеством нейтронов; б) количеством электронов; г) количеством протонов?

Сколько электронов, протонов и нейтронов имеет атом элемента с порядковым номером 9?

Найдите массовое число элемента с порядковым номером 8 и числом нейтронов в ядре, равным 9.

На сколько больше нейтронов имеет ядро хлора , чем ядро кислорода ?

Массовое число элемента равно 108. Количество электронов в нем 47. Сколько нейтронов содержится в ядре этого атома?

Ядро атома некоторого элемента содержит 32  нейтрона, его массовое число равно 59. Какой это элемент?

Некоторый элемент состоит из 90% изотопа с массовым числом 20 и 10% изотопа с массовым числом 22. Рассчитайте относительную атомную массу этого элемента.

Элемент меди состоит из изотопов: 54,6%  и 45,4% . Рассчитайте относительную атомную массу .

Элемент магний состоит из 79% изотопа , 10% изотопа  и 11% изотопа . Рассчитайте относительную атомную массу .



загрузка...