Что такое протоны нейтроны и электроны: Состав атомного ядра. Число протонов — урок. Химия, 8–9 класс.

Состав атомного ядра. Число протонов — урок. Химия, 8–9 класс.

Предложенная Э. Резерфордом в \(1911\) году ядерная (планетарная) модель строения атома сводится к следующим положениям:

• атом состоит из положительно заряженного ядра и движущихся вокруг него электронов;
• более \(99,96\) % массы атома сосредоточено в его ядре;
• диаметр ядра примерно в сто тысяч раз меньше диаметра самого атома.

Согласно этой модели можно дать следующее определение атома:

Атом — электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов.

Ядро атома состоит из элементарных частиц: протонов и нейтронов. Протоны и нейтроны имеют общее название нуклоны (ядерные частицы).

Протон  (\(p\)) — частица, имеющая заряд \(+1\) и относительную массу, равную \(1\).

Нейтрон  (\(n\)) — частица без заряда с относительной массой \(1\).

К элементарным частицам относятся также электроны (\(e\)), которые образуют электронную оболочку атома.

Протоны и нейтроны имеют одинаковую массу. Масса электрона составляет 11840 массы протона и нейтрона. Поэтому основная масса атома сосредоточена в его ядре.

Протон имеет положительный заряд \(+1\). Заряд электрона — отрицательный и по величине равен заряду протона: \(–\)\(1\).

Установлено, что число протонов в ядре равно порядковому номеру элемента в Периодической таблице.

Заряд ядра определяется числом протонов в нём. Значит, заряд ядра тоже равен порядковому номеру элемента.

Атом — электронейтральная частица, поэтому число электронов в нём равно числу протонов.

Обрати внимание!

Порядковый номер элемента \(=\) заряд ядра атома \(=\) число протонов в ядре \(=\) число электронов  в атоме.

Водород — элемент № \(1\). Заряд ядра его атома равен \(+1\). В ядре находится один протон, а в электронной оболочке — один электрон.

Углерод — элемент № \(6\). Заряд ядра его атома равен \(+6\), в нём — \(6\) протонов. В атоме содержится \(6\) электронов с общим зарядом \(–\)\(6\).

Обрати внимание!

Заряд ядра — главная характеристика атома.

Изучение строения атомных ядер привело к уточнению формулировки периодического закона. Современная формулировка звучит следующим образом:

cвойства химических элементов и образуемых ими простых и сложных веществ находятся в периодической зависимости от величин зарядов ядер их атомов.

Что у атома внутри

Валерия Сирота
«Квантик» №11, 2018

Слово «атом» по-гречески значит ‘неделимый’. Ещё древние греки придумали идею, что всё на свете, как из кирпичиков, сложено из крошечных «кусочков» — атомов. Но это было лишь одно из возможных предположений. Что это за кусочки и существуют ли они, никто не знал до XIX века, когда химики разобрались, что такое молекула, и составили список видов атомов — таблицу химических элементов.

А в самом конце XIX века вдруг выяснилось, что атом вовсе не неделимый! Он состоит из крошечного тяжёлого ядра и очень лёгких электронов, крутящихся вокруг. Потом оказалось, что и ядро можно разделить на части (хотя и очень трудно!): оно состоит из двух очень похожих видов частиц — протонов и нейтронов. Их массы почти равны, а у электрона масса почти в 2000 раз меньше (соотношение примерно как между человеком и мышкой).

Главное различие между этими частицами в том, что протоны притягивают электроны (и сами к ним притягиваются). А два протона (или два электрона) отталкиваются друг от друга с такой же силой. Эти силы называются электрическими. Нейтроны же вовсе не притягивают электроны, да и между собой и с протонами хоть и взаимодействуют, но совсем по-другому (про это мы скажем чуть ниже): в электрическом взаимодействии они не участвуют.

Договорились считать, что у протонов положительный электрический заряд, у электронов — отрицательный. А у нейтронов электрический заряд — ноль. Получается правило: одинаковые по знаку заряды отталкиваются, заряды разного знака — притягиваются.

Не путайте электрическую силу с гравитационным притяжением! В самом деле, все тела, имеющие массу, притягивают друг друга. Но эта сила крошечная даже для таких «средне-тяжёлых» тел, как, например, мы с вами. Большая она только тогда, когда одно из тел очень тяжёлое — звезда, планета или хотя бы астероид. А сила гравитационного притяжения протонов (и тем более протона и электрона) ничтожна.

Электрическая сила, напротив, очень велика: если бы можно было закрепить в каком-то месте протон (и воздух, конечно, убрать), а в трёх сантиметрах над ним поместить другой протон, то второй протон не упал бы вниз, а полетел бы вверх — отталкивание одного протона сильнее гравитационного притяжения всей Земли!

Обычно вещи вокруг нас не имеют электрического заряда — в них столько же электронов, сколько и протонов. Но от некоторых атомов электроны довольно легко отрываются. И вот если отодрать от атомов одного предмета тысячу или миллион-другой электронов и «прицепить» к атомам другого предмета, эти два предмета окажутся заряжены: один — положительно (в нём протонов больше, чем электронов), а другой — отрицательно (в нём лишние электроны). А ведь тысяча протонов, если они рядом, притягивают каждый электрон в тысячу раз сильнее, чем один протон. И начнут эти два предмета притягиваться друг к другу… Случалось вам видеть что-нибудь похожее? Например, когда вы старательно причёсываетесь пластмассовой расчёской, а волосы сами собой поднимаются ей навстречу?

И ещё. В отличие от, например, животных одного вида, которые всё-таки немножко отличаются друг от друга, все протоны (или все нейтроны, или электроны) совершенно одинаковы. Так что, например, электрон, «потерявший» свой атом, уже не сможет найти его среди других таких же…

Электрическое притяжение к протонам и держит электроны в атоме, не даёт им улететь. Как мы вскоре убедимся, оно же скрепляет атомы в молекулы. Но не только! Оно же заставляет молекулы одних тел действовать на молекулы других. Если не считать силы гравитационного притяжения, с которой все мы знакомимся с детства (глядя, как падают на пол выпущенные из руки игрушки), все остальные наблюдаемые нами физические явления вызваны как раз электрической силой. Упругость пружины, трение, прилипание разных вещей друг к другу или, наоборот, их взаимное отталкивание — за всё это отвечает взаимодействие электронов одних атомов с ядрами и электронами других.

Но вернёмся к нашим атомам. В нормальной ситуации атом электронейтрален, то есть не имеет заряда: у него электронов столько, сколько протонов в ядре. Если это не так (например, кто-то похитил у атома электрон или атом где-то захватил себе чужой), такой «калечный» атом называется ионом. Тогда он заряжен — положительно, если электронов не хватает, и отрицательно, если есть лишние.

Протоны притягивают к себе электроны и заставляют их вертеться вокруг ядра, не улетая далеко. А нейтроны в электрическом взаимодействии не участвуют. Зачем же они тогда нужны? Затем, чтобы «склеивать» протоны в ядре — ведь протоны отталкиваются друг от друга электрическими силами, и без нейтронов они бы разлетелись в разные стороны! Силы, которыми нейтроны удерживают протоны вместе, — уже не электрические. Они действуют только на очень маленьких расстояниях — внутри ядра.

Теперь можно догадаться, чем отличаются друг от друга разные сорта атомов: у них разное количество электронов. И, соответственно, протонов в ядре. Номер элемента в таблице Менделеева (число, написанное крупно в правом верхнем углу каждой клетки) — это число протонов в атомах этого элемента. А как узнать количество нейтронов? По массе атома, ведь массы протонов и нейтронов равны! Например, в атоме водорода — самом маленьком и самом лёгком — всего один протон. А в ядре атома гелия два протона, и при этом атом гелия в 4 раза тяжелее атома водорода. Электроны не в счёт — значит, в ядре гелия 2 нейтрона!

Масса атома — в единицах массы водорода — написана в каждой клетке внизу. Легко убедиться, что у нетяжёлых атомов нейтронов примерно столько же, сколько протонов. А у тяжёлых — нейтронов больше: всё труднее становится удерживать всю эту громоздкую конструкцию.

Но почему эта масса нецелая? Не может же, например, у хлора быть 18 с половиной нейтронов? Конечно, нет. Просто это значит, что в природе бывают атомы с 17 электронами, 17 протонами и 18 нейтронами, а бывают такие, у которых электронов и протонов столько же, а число нейтронов отличается. И те и другие — атомы хлора, ведь электронов и протонов столько же. Такие «подвиды» атомов одного вида называют изотопами. В таблице Менделеева написана средняя масса атомов каждого вида (с учётом распространённости их изотопов).

В большинстве клеток средняя масса близка к целому числу. Это значит, что, как правило, в природе больше всего какого-то одного изотопа атомов каждого вида, а атомы с другим количеством нейтронов встречаются не так уж часто. Почти всегда можно не обращать на них внимания и округлять массу до ближайшего целого числа. {3}_{1}\mathrm{H}\) — сверхтяжёлый водород, тритий.

Ну-ка, проверим — всё ли понятно?

Художник Мария Усеинова

 А разобрались ли вы? Для проверки и чтобы понять, как непросто было до всего этого догадаться, предлагаем вам решить «контрольную задачу» в конце статьи.

 Вообще-то, когда договаривались, про электроны и протоны ещё ничего не знали — это было лет за 150 до их открытия. Тогда положительным назвали заряд, который получается на стекле, если его потереть шёлковой тряпочкой. Теперь мы знаем, что электроны со стекла «убегают» на шёлк.

 Зато на этих маленьких расстояниях они очень большие — надо ведь «победить» электрическое отталкивание! Поэтому они так и называются — «сильные силы» (strong force), сильное взаимодействие.

 Тут мы чуть-чуть обманываем читателя, но это не беда: дальше придётся обманывать ещё сильнее…

Атомы. Состав и строение атомов: протоны, нейтроны и электроны

Атом — это мельчайшая химически неделимая частица вещества, а также наименьшая часть химического элемента, являющаяся носителем его свойств. Химически неделимая означает, что атом в ходе химических реакций не делится на более мелкие части.

Атомы очень маленькие частицы, их размер находится в диапазоне от одного до пяти ангстрем (обозначается — Å.). Один ангстрем — это 10^–10 метра.

Состав и строение атомов

Атомы состоят из ещё более мелких частиц.

В центре любого атома находится положительно заряженное ядро. В пространстве вокруг ядра находятся отрицательно заряженные частицы — электроны, которые образуют так называемое электронное облако. Таким образом, атом состоит из положительно заряженного ядра и окружающего его отрицательно заряженного электронного облака.

Пример. Атом гелия состоит из ядра, в котором находятся два протона и два нейтрона, и двух электронов:

Ядро атома — это центральная часть атома, в которой сосредоточена основная его масса и весь положительный электрический заряд. Ядро атома состоит из протонов и нейтронов.

Протон — это частица, которая имеет положительный электрический заряд. Заряд протона в условных единицах равен +1. Символ протона — p⁺.

Нейтрон — это частица, не имеющая электрического заряда. Заряд нейтрона равен 0. Символ нейтрона — n⁰.

Протоны и нейтроны имеют общее название — нуклоны.

Ядра атомов имеют положительный заряд, так как состоят из протонов с положительным зарядом и нейтронов. По величине заряд равен количеству протонов в ядре и совпадает с порядковым номером элемента в периодической системе.

Электрон — это частица, которая имеет отрицательный электрический заряд. Заряд электрона в условных единицах равен -1. Символ электрона — e .

Протоны, нейтроны и электроны имеют общее название — элементарные частицы или субатомные частицы.

Заряд протона и электрона одинаковы по величине, но противоположны по знаку. Любой атом содержит равное число протонов и электронов, значит заряд ядра и суммарный заряд всех электронов атома одинаковы по величине, но противоположны по знаку. Следовательно, атомы являются электронейтральными частицами.

Химические элементы, подготовка к ЕГЭ по химии

Химический элемент

Химический элемент — совокупность атомов с одним и тем же зарядом ядра, числом протонов в ядре и электронов
в электронной оболочке. Закономерную связь химических элементов отражает периодическая таблица Д.И. Менделеева.

Изучая подобную карточку химического элемента, можно узнать о нем многое:

• Обозначение химического элемента
• Русское наименование
• Порядковый номер = заряд атома = число электронов = число протонов
• Атомная масса
• Распределение электронов по энергетическим уровням
• Электронная конфигурация внешнего уровня

Надо заметить, что на экзамене часто из карточки элемента скрывают распределение электронов и конфигурацию внешнего
уровня. Тем не менее, если вы успешно освоили предыдущую тему, то для вас не составит труда написать электронную
конфигурацию атома зная его порядковый номер в таблице Д.И. Менделеева (номер уж точно не тронут!))

Протоны, нейтроны и электроны

Вы уже знаете, что порядковый номер элемента в периодической таблице Д.И. Менделеева равен числу протонов, а число протонов
равно числу электронов.

Для того чтобы найти число нейтронов в атоме алюминия, необходимо вычесть из атомной массы число протонов:

27 — 13 = 14

Получается, что в атоме алюминия 14 нейтронов. Посчитайте число нейтронов, электронов и протонов самостоятельно для атомов бериллия,
кислорода, меди. Решение вы найдете ниже.

Если вы поняли суть и научились считать протоны, нейтроны и электроны, самое время приступать к следующей теме.

Изотопы

Изотопы (греч. isos — одинаковый + topos — место) — общее название разновидностей одного и того же химического элемента,
имеющих одинаковый заряд ядра (число протонов), но разное число нейтронов.

Вероятно, вы не задумывались, но вся таблица Д.И. Менделеева и представленные в ней химические элементы — это самые распространенные
на земле изотопы.

Лучше всего объяснить, что такое изотопы наглядным примером. Широко известны три изотопа водорода: протий, дейтерий и тритий.

В таблице Д.И. Менделеева представлен самый распространенный из трех — протий. Он содержит 1 протон и 1 электрон, нейтроны отсутствуют. У
дейтерия 1 протон, 1 нейтрон и 1 электрон. У трития 1 протон, 2 нейтрона, 1 электрон.

Теперь очевидно, что изотопы — атомы одного и того же химического элемента, различающиеся числом нейтронов.

Рассмотрим пример с изотопами лития. Самостоятельно посчитайте количество нейтронов у каждого изотопа. Найдите тот, который
включен в таблицу Д.И. Менделеева.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение
(в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов
без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования,
обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Электрон и протон. В чем между ними разница?

Электроны и протоны — два основных компонента атома из трех. Ключевое различие между электроном и протоном состоит в том, что электрон — это заряженная частица с отрицательной полярностью. Напротив, протон — это заряженная частица, имеющая положительный заряд. И электрон, и протон являются фундаментальными компонентами атомной структуры и имеют собственное значение.

Что такое атом?

Мы знаем, что атом считается самой маленькой частицей, поскольку это фундаментальная единица, из которой состоит материя. Сам этот атом имеет 3 основные субатомные частицы, которые известны как электрон, протон и нейтрон.

Несколько атомов образуют молекулу, а атомы внутри молекулы связаны химическими связями. Электрический заряд атома поддерживает связь между атомами в молекуле. Среди электрона, протона и нейтрона электроны и протоны заряжены отрицательно и положительно соответственно, а нейтроны — нейтрально заряженные частицы.

Электроны и протоны обладают разными свойствами и находятся в разных местах внутри атома. Следовательно, есть основные различия между электроном и протоном, которые мы и обсудим в этой статье.

Сравнительная таблица

Определение электрона

Электрон — субатомная частица атома, обладающая электрическим зарядом отрицательной полярности. В идеале внутри атома электроны находятся в сферических оболочках и движутся вокруг ядра по орбитальной траектории. А когда к электронам подводится внешняя энергия, они переходят от одного атома к другому.

По сути, энергия, передаваемая электронам, освобождает их от оболочек, таким образом, они становятся мобильными и прикрепляются к ближайшему к нему атому всякий раз, когда в этом конкретном атоме возникает недостаток электрона.

В случае проводников движение электронов является причиной протекания тока. Считается, что электрон имеет единичный электрический заряд, который обычно обозначается буквой e. Заряд электрона измеряется в кулонах и имеет значение около 1,602 · 10^-19 Кл. И все электроны считаются одинаково похожими друг на друга.

Определение протона

Протон — еще одна крупная частица атома с зарядом положительной полярности. Это важный компонент атома, который образует ядро атома с нейтроном. Поскольку ядро атома находится в центре, таким образом, протон, несущий положительный заряд, присутствует в центре атомной
структуры.

Обозначается символом p и имеет положительный заряд, равный по модулю заряду электрона: р = +1,602 · 10^-19 Кл.

Примечательно то, что количество протонов, присутствующих в атоме, обозначает его атомный номер. Протоны и нейтроны, содержащиеся в ядре атома вместе, называют нуклонами. Поскольку электроны и протоны имеют одинаковые по значению заряды, но противоположной полярности, то между ними, внутри атома, существует сила притяжения.

По этой причине электроны ограничены и движутся по орбитальному пути. У атома одинаковое количество электронов и протонов, поэтому положительный и отрицательный заряды аннулируются, что делает атом электрически нейтральным.

Ключевые различия между электроном и протоном

• Электрон — это отрицательно заряженный компонент атома, тогда как протон — положительно заряженный компонент.
• Электроны находятся вне ядра в орбитальных оболочках. Протоны вместе с нейтронами образуют ядро атома и находятся в центре атомных ядер.
• Электроны очень подвижны, поскольку они присутствуют в орбитах атомов и могут легко их покидать при подаче внешней энергии. Однако, поскольку протон присутствует в ядре атома, он не подвижен и не может покидать ядро, в отличии от электрона, который находится на орбите.
• Полярность электронов отрицательна, а протона положительна.
• Масса протона в 2000 раз больше массы электрона. Как правило, масса электрона составляет 9,1 · 10^-31 кг, а масса протона — 1,67 · 10^-27 кг.
• «Добавление и удаление» электронов в атом происходит довольно легко при подаче внешней энергии из-за того, что они находятся на орбитах, а не в ядре. Добавление и удаление протонов — задача не из легких и требует большого количества энергии.

Вывод

Таким образом, можем сделать вывод, что электроны, протоны и нейтроны составляют атом. Сила притяжения между разнополярными зарядами, электронов и протонов, связывает субатомные частицы внутри самого атома, “без участия нейтрально заряженных нейтронов”.

НАЧАЛА ФИЗИКИ

Слева вверху от символа химического элемента указывается суммарное число протонов и нейтронов в ядре этого атома (массовое число). Например, символ

обозначает атом урана, содержащий 92 электрона и 238 протонов и нейтронов в ядре, из которых 92 протона и 146 = 238 — 92 нейтронов. Аналогично символ обозначает атом железа, в котором содержатся 26 электронов (или протонов в его ядре) и 30 = 56 — 26 нейтронов в ядре. Так же обозначают ядра этих элементов: — ядро атома урана, содержащее 92 протона и 146 нейтронов, — ядро атома железа, содержащее 26 протонов и 30 нейтронов.

Существуют атомы, которые имеют одинаковое количество протонов и электронов, но разное количество нейтронов. Поскольку у них одинаковое число электронов, то эти атомы обладают одинаковыми химическими свойствами и потому относятся к одному и тому же химическому элементу, но у них разная масса и разные свойства ядер. Такие атомы (и их ядра тоже) называются изотопами одного и того же элемента. Например, изотопами свинца являются атомы , , , , в состав которых входят соответственно 124, 125, 126 и 127 нейтронов. Отметим, что число протонов в ядре, которое, как правило, обозначают буквой Z, принято называть зарядовым, а суммарное количество нейтронов и протонов — массовым числом, которое обозначают буквой A. Число нейтронов обозначают буквой N, но специального называния это число не имеет. Рассмотрим несколько примеров.

Пример 36.5. Сколько α- и β-распадов должно произойти, чтобы ядро превратилось в стабильный изотоп свинца ?

Решение. При α-распаде заряд ядра уменьшается на две, а массовое число — на четыре единицы. При β-распаде заряд ядра увеличивается на одну единицу (за счет испускания электрона), а массовое число не меняется. Поэтому при превращении урана в свинец должно произойти (238 206)/4 α-распадов, во время которых заряд ядра уменьшается на 16 единиц, и 6 β-распадов, чтобы общее уменьшение заряда ядра стало равно (92 — 82) = 10.

Протоны, нейтроны, электроны и атомы

    Масса нейтрона равна 1,008665 а. е.м., а масса протона и электрона в электронном облаке, нейтрализующего заряд протона, равна 1,007825 а. е. м. (В таблицах обычно приводятся массы нейтральных атомов, а не массы их ядер.) Указанный изотоп ртути имеет 80 протонов и 200 — 80 = 120 нейтронов. Суммарная масса всех элементарных частиц, из которых состоит этот атом, должна быть  [c.407]







    Основные характеристики элементарных частиц, образующих атом,— протона, нейтрона и электрона — приведены в таблице 1. [c.7]

    Атомные массы отдельных изотопов несколько отступают от целых чисел. Это объясняется выделением огромной энергии при образовании атомных ядер из протонов и нейтронов, что согласно уравнению (196) сопровождается изменением массы. Разность между атомной массой изотопа и суммой масс элементарных частиц, образующих его атом (протонов, нейтронов, электронов), называется дефектом массы и является мерой энергии, выделившейся при образовании сложного атома из элементарных частиц.  [c.708]

    Сколько протонов, нейтронов и электронов содержится в атоме серы-32 Как записать атомный символ этого изотопа, указав верхний и нижний индексы Во что превратился бы этот атом, если бы из его ядра был удален один нейтрон, и как это должно было повлиять на число имеющихся электронов Что случилось бы, если вместо этого из ядра был удален один протон и как это повлияло бы на число имеющихся у атома электронов  [c.58]

    Современная химия установила, что и атом не предел делимости. Атом сам состоит из еще более простых частиц. Эти элементарные частицы названы протонами, нейтронами, электронами. Протоны и нейтроны составляют ядро атома, а вокруг ядра вращаются электроны. Например, атом водорода состоит из одного протона, вокруг которого двигается один электрон. Атом второго элемента из периодической системы элементов Д. И. Менделеева — гелия, сложнее, атом его состоит из 2 протонов, из 2 нейтронов и из 2 электронов. Атом углерода еще сложней. Ядро его состоит из 6 протонов,, из 6 нейтронов, вокруг ядра двигается 6 электронов. Последний элемент таблицы уран имеет очень сложное строение. Ядро его состоит из 92 протонов, 146 нейтронов и двигающихся вокруг ядра 92 электронов. [c.12]

    Электрон сокращенно обозначается в , позитрон — е+, нейтрон — ап а протон — р. Например, атом гелия сокращенно обозначают гНе , где нижняя цифра — величина заряда ядра (число протонов в ядре), верхняя — масса атома. [c.41]

    Необходимо отметить, что схема, согласно которой атом образуется из элементарных частиц только трех типов, является упрощенной. Однако при рассмотрении структуры химической организации материи такое упрощение вполне оправданно — свойства атома и характер его взаимодействия с другими атомами можно однозначно объяснить только тремя параметрами числом протонов, нейтронов и электронов, содержащихся в нем. [c.6]

    Полная масса атома называется его атомной массой и приблизительно равна сумме масс всех протонов, нейтронов и электронов, входящих в состав атома. Когда из протонов, нейтронов и электронов образуется атом, часть их массы превращается в энергию, которая выделяется в окружающую среду. (Этот дефект массы и есть источник энергии в реакциях ядерного синтеза). Поскольку атом невозможно разделить на составляющие его элементарные частицы, не подводя к нему извне энергию, которая эквивалентна исчезнувшей массе, эта энергия называется энергией связи атомного ядра. [c.18]

    На этом пути, идя снизу вверх, я выхожу и на систематизацию видов атомов (химических элементов), следуя генеалогической родословной материи. Такое переворачивание вектора познания влечет за собой и переворачивание дефиниций некоторых естественнонаучных понятий. Раньше атом определялся как «частица вещества микроскопических размеров (микрочастица), наименьшая часть химического элемента, являющаяся носителем его свойства». В новом подходе «атом — это частица вещества, качественная определенность которой характеризуется определенным числом протонов и нейтронов в ядре и определенным числом электронов (равным числу протонов) в электронной оболочке». [c.83]

    Наличие у материальных частиц волновых свойств было подтверждено экспериментально. В 1927 г. американские физики Дэвиссон и Джермер и англичанин Томсон с помощью пучка электронов получили дифракционную картину, подобную той, что была известна с 1912 г. для рентгеновских лучей. Позднее появились экспериментальные доказательства наличия волновых свойств у таких материальных объектов, как протон, нейтрон, атом гелия, молекула водорода. Таким образом, было доказано, что описание поведения микрообъектов должно обязательно учитывать их волновые свойства. [c.162]

    Все химические вещества состоят из частиц, классификация которых в химии (и физике ) достаточно сложна химические превращения связывают прежде всего с такими частицами, как атом, молекула, ядро, электрон, протон, нейтрон, атомные и молекулярные ионы, радикалы. Принято считать, что атом — это наименьшая химическая частица вещества, хотя, как мы знаем, каждый атом состоит из так называемых элементарных частиц. В следующем разделе будет показано, что свойства атома и характер его взаимодействия с другими атомами доста- [c. 5]

    Рассмотрим основные свойства образующих атом частиц — электронов, протонов и нейтронов. Протоны и нейтроны (нуклоны) образуют атомное ядро. Масса одного протона составляет 1,673-10 г. Нейтрон близок по массе протону. Электрон приблизительно в 1820 раз легче протона (нейтрона), масса электрона 9,108-10 г. Таким образом, основная масса атома сосредоточена в атомном ядре. Поскольку оперировать со столь малыми величинами масс не всегда удобно, массы атомных ядер, атомов, молекул чаще всего выражают не в граммах, а в специальных атомных единицах массы (а. е. м.). За атомную единицу массы принята углеродная единица, т. е. /12 массы атома основного изотопа углерода, ядро которого образовано из шести протонов и шести нейтронов 1 а. е. м.= ], 66057-кг. [c.22]

    Рассмотрим строение атома какого-нибудь элемента, например натрия, с позиций протонно-нейтронной теории. Порядковый номер натрия в периодической системе 11, массовое число 23. В соответствии с порядковым номером заряд ядра натрия равен 11+. Следовательно, в атоме натрия имеется И электронов, сумма зарядов которых равна положительному заряду ядра. Если атом натрия потеряет один электрон, то положительный заряд ядра будет на единицу больше суммы отрицательных зарядов электронов (10), и атом натрия станет ионом с зарядом 1+. Заряд ядра атома равен сумме зарядов 11 протонов, находящихся в ядре, масса [c.41]

    Атом-это наименьшая химическая частица вещества. При разрушении атом распад , ется на более мелкие ( элементарные ) физические частицы, из которых и построены любые атомы, но число пих частиц у разных атомов различное. Физические частицы — это электрон е», протон р и нейтрон. Любой атом — электронейтральная химическая частица его ядро включает некоторое число протонов и нейтронов (заряжено положительно), а на периферии атома- в электронной оболочке находится некоторое число электронов, обязательно равное числу протонов в ядре. Так, разные агомы могут содержать  [c.8]

    Изучение строения вещества приводит к открытию все более тонких деталей его структуры, постепенно углубляет и расширяет наши знания о нем. Такие частицы, как электрон, протон, нейтрон, которые несколько десятилетий назад принято было считать элементарными (простейшими), оказались сложными и делимыми. Подтвердилось гениальное предвидение В. И. Ленина, писавшего в 1908 г., что электрон так же неисчерпаем, как атом. [c.21]

    Частицы, которые могут находиться в элементарной ячейке только по одной. К ним применен принцип Паули. Это частицы с полуцелым суммарным спином электроны, протоны, нейтроны. Из сложных частиц можно привести в качестве примера атом азота, который состоит из 14 нуклонов и 7 электронов. [c.214]

    Известно (разд. 1.1), что атомы состоят из нейтронов, протонов и электронов. Химический элемент построен из атомов, имеющих одинаковое число протонов атом, состоящий из электрона и протона, соответствует химическому элементу водороду независимо от числа нейтронов, входящих в состав водорода. Атом, содержащий шесть протонов и шесть нейтронов, соответствует химическому элементу углероду. Если вещество образовано одинаковыми атомами, то оно называется простым веществом газ, образованный молекулами водорода Нг, одноатомный неон N6, металлический натрий — все это простые вещества.  [c.90]

    Химический элемент — это совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра. Носителем положительного заряда ядра являются протоны. Их число определяет величину аряда ядра, и следовательно, атомный (порядковый) номер химического элемента. Основные характеристики частиц, образующих атом — протона, нейтрона и электрона, приведены в табл. 1. Масса электрона почти в 1840 раз меньше массы протона и нейтрона. Поэтому масса атома практически равна массе ядра — сумме масс нуклонов (протонов и нейтронов). [c.6]

    Захватом называется ядерная реакция, при которой /С-электрон, первоначально находящийся в атоме, но за пределами его ядра, поглощается (захватывается) ядром. Запишите уравнение этого процесса, основываясь на нейтронно-протонной теории. Какой атом образуется прп /С-захвате, происходящем в изотопе Т  [c.86]

    Все химические вещества состоят из частиц, классификация которых в химии (и физике ) достаточно сложна химические превращения связывают прежде всего с такими частицами, как атом, молекула, ядро, электрон, протон, нейтрон, атомные и молекулярные ионы,радикалы.  [c.4]

    Многие химические и физические процессы могут быть объяснены с помощью простых моделей строения атома, предложенных Резерфордом, Бором и другими учеными. Каждая из таких моделей, чем-то отличаясь, тем не менее предполагает, что каждый атом состоит из трех видов субатомных частиц протонов, нейтронов и электронов. Это далеко не полная картина, но для наших целей этого пока достаточно. Протоны и нейтроны образуют ядро атомов. Ядро намного тяжелее электронов. В ядре сосредоточена почти вся масса атома, но ядро занимает лишь ничтожную часть объема. Электроны движутся (часто говорят вращаются ) вблизи ядра по определенным законам. Ядро может быть описано всего лишь двумя числами — порядковым номером атома в периодической системе элементов (его называют атомным номером и обозначают символом ) и массовым числом символ А). [c.15]

    Ч-электрон), за тщ следует D-атом (протон + нейтрон + электрон) и Т-атом (протон + 2 нейтрона + электрон). Далее идет атом Пе (2 протона + 2 нейтрона + 2 электрона) и т. д. Благодаря обменным взаимодействиям, происходящим при обркзовании ядра атома (комбинация протонов и нейтронов), выделяющаяся при этом энергия очень велика. Соответственно для разрушения ядра необходимо затратить такое же количество энергии. Например, для расщепления ядра дейтерия на протон и нейтрон нужно сообщить ядру энергию, равную 2,14 10 кДж- моль Ч При химических реакциях такое количество энергии никогда не выделяется, вследствие чего атомные ядра в химических превращениях выступают как неизменяющаяся комбинация протонов и нейтронов. Напротив, при объединении протона с электроном в атом водорода выделяется всего лишь 1310 кДж моль- . Такая же энергия необходима и для расщепления атома водорода на протон и электрон потенциал ионизации), причем эта величина имеет тот же порядок, что и количество энергии, выделяющееся в результате химических реакций. То же самое можно сказать и о величине энергии, необходимой для взаимодействия атома водорода с электроном, равной 72 кДж-моль срод- [c. 50]

    Примером процесса с первоначальным упорядоченным распределением компонентов А я В служит процесс отжига радиационных дефектов. При бомбардировке электронами, протонами, нейтронами, а-частицами и т. д. атомы решетки смешаются из своих нормальных положений в междоузлия, в результате каждой вакансии в узле решетки соответствует атом, занимающий междоузлие. После бомбардировки при низких температурах вещество нагревают, чтобы диффузия проходила с такой скоростью, которая позволила бы наблюдать процесс рекомбинации междоузлий с вакансиями. Некоторая упорядоченность первоначального распределения объясняется тем, что в положениях каждого из компонентов в парах вакансия —междоузлие имеется значительная корреляция вследствие того, что при бомбардировке междоузельные атомы недалеко удаляются от своих вакантных узлов. Эта упорядоченность приводит к большей вероятности того, что атом в междоузлии рекомбинирует при отжиге с вакансией, находящейся именно в том узле решетки, откуда он вышел. Например, опыты на германии показали, что примерно на 70% процесс отжига протекает за счет упорядоченных пар вакансия —междоузельный атом. [c.120]

    К уменьшению заряда ядра на единицу при сохранении массового числа атома приводит не только Р+-распад, но и электронный захват, при котором один из электронов ато.мной электронной оболочки захватывается ядром взаимодействие этого электрона с одним пз содержащихся в ядре протонов приводит к образованию нейтрона  [c.108]

    Атомы. Последним известным в настоящее время пределом делимости вещества являются элементарные частицы — протоны, нейтроны и др. За последние десятилетия благодаря появлению мощных ускорителей и тщательному исследованию состава космических лучей стало известно около 200 элементарных частиц. Теперь ставится вопрос об их (строении в связи с этим вместо термина элементарные частицы иногда пользуются выражением фундаментальные частицы . Атомами называются наиболее простые электрически нейтральные системы, состоящие из элементарных частиц. Более сложные системы — молекулы— состоят из нескольких атомов. Химикам приходится иметь дело с атомами, образующим вещества, — атомами химических элементов они представляют наименьшие частицы химических элементов, являющиеся носителями их химических свойств. Атом химического элемента состоит з положительного ядра, содержащего протоны и нейтроны, и движущихся вокруг ядра электронов . Многие из этих атомов устойчивы, они могут существовать сколь угодно долго. Известно также больщое число радиоактивных атомов, которые спустя некоторое время превращаются в другие атомы в результате изменений, происходящих в ядре. [c.5]

    Структура нейтрона и атомного ядра. Когда открыли нейтрон, то считали его комбинацией электрона и протона в одной частице в этом случае он должен был бы иметь массу меньше массы водородного атома на величину энергии связи протона и электрона внутри нейтрона. Масса последнего, однако, или равна или больше массы водородного атома. Согласно современной квантовой механике атом водорода является, кроме того, единственной возможной комбинацией протона и электрона, поэтому теперь общепринято считать нейтрон индивидуальной и основной частицей, не состоящей из других известных единиц.  [c.13]

    Углерод в периодической системе Д. И. Менделеева расположен в четвертой группе. Его порядковый номер равен 6, а атомная масса 12,011. Ядро атома состоит из шести протонов и шести нейтронов. Нейтральный атом углерода содержит шесть электронов. [c.5]

    Атомы и молекулы являются сложными динамическими образованиями. Каждый атом состоит из ядра ( 10-13 см), в котором сосредоточена почти вся его масса, и из электронной оболочки (- 10 см), окружающей ядро. Составные части атомных ядер (нуклоны) — протоны и нейтроны — имеют примерно одинаковую массу, превосходящую массу электрона в 1840 раз. Протоны и электроны имеют электрические заряды, равные по величине, но противоположные по знаку (протоны имеют положительный заряд, электроны — отрицательный), нейтроны не имеют электрического заряда. Помимо массы и электрического заряда протоны, нейтроны и электроны имеют собственные моменты количества движения, называемые их спинами, которые равны по вели- [c.191]

    Атомы состоят из определенного числа протонов, нейтронов и электронов (атомы водорода обычно не содержат нейтронов). Специальные обозначения показывают количество частиц каждого типа в атоме. Так, Н обозначают атом водорода с атомным номером [c.29]

    Строение атома и валентность. Как известно, атом состоит из положительно заряженного ядра, окруженного электронной оболочкой с отрицательным зарядом. Первоначально предполагали, что атом можно представить себе в виде миниатюрной солнечной системы, в которой ядро играет роль солнца, а вокруг него движутся планеты — электроны. Однако вскоре выяснилось, что законы кв1антовой механики, действующие в микромире — мире элементарных частиц (протонов, нейтронов, электронов и др.) — существенно отличаются от привычных обычных физических законов. [c.19]

    Электронная оболочка атома. Благодаря успехам химии и физики в настоящее время знают, что химические явления связаны с процессами, происходящими в электронной оболочке атомов. Электронное строение атомов должно быть известно из курсов физики и неорганической химии здесь мы лишь кратко на- -помним о нем. Как известно, атом состоит из положительно заряженного ядра, окруженного электронной оболочкой с отрицательным зарядом. Первоначально предполагали, что атом можно представить себе в виде миниатюрной солнечной системы, в которой ядро играет роль солнца, а вокруг него движутся планеты — электроны. Однако вскоре выяснилось, что законы квантовой механики, действующие в мире элементарных частиц (протонов, нейтронов, электронов и др.), сущестьенно отличаются от привычных обычных физических законов. [c.25]

    Атом состоит из положительно заряженного ядра, которое окружено таким числом отрицательно заряженных электронов, что в целом атом оказывается электрически нейтральным. Ядро в свою очередь состоит из положительно заряженных протонов и нейтральных нейтронов масса каждой из этих частиц пpибJ изитeльнo равна 1 а.е.м. Масса электрона приблизительно равна 1/1836 части массы протона заряд электрона равен по величине, но противоположен по знаку заряду протона. Суммарное число протонов в ядре (и электронов в нейтральном атоме) называется атомным номером 2. Суммарное число протонов и нейтронов в атоме называется [c.51]

    В зависимости от того, является ли спин частицы целым или полу-целым, частицы делятся на два класса частицы с целым или нулевым спином носят название частиц Бозе или бозонов частицы с полуцелым спином носят название частиц Ферми или фермионов. К бозонам из элементарных частиц относятся фотон (з 1), я- и К-мезоны (я 0). Большинство элементарных частиц (электроны, протоны, нейтроны, позитроны и др.) имеет спин 5 = 1/2 является фермиоиами. Принадлежность сложной частицы к тому или другому классу определяется ее суммарным спином. Если сложная частица составлена из четного числа фермионов (Н, Нг, Не), она является бозоном сложная частица является фермионом, если суммарное число фермионов в ней нечетное (атом дейтерия, молекула НО). [c.158]

    В литературе еще встречается смешивание понятий нуклид и изотоп, хотя в 1950 г. было принято международное соглашение, по которому к изотопам следует относить различные виды атомов (точнее, ядер) талько одного элемента (2 — сопз ), а различные не только по числу нейтронов, но также по числу протонов и электронов ядра и атомы следует называть нуклидами. Например, атом углерода с 12 нуклонами в ядре, атом кобальта с 59 нуклонами и атом урана в 235 нуклонами — это нуклиды, т. е) конкретные виды атомов различных элементов, а три разных атома углерода с 12. 13 и 14 нуклоиами в их ядрах — это изотопы (изотопные нуклиды) лемента углерод. Таким образом, нуклид—это более широкое понятие, чем изотоп, так как каждый изотоп есть нуклид, но только нуклиды одного элемента являются изотопами. [c.81]

    О составе атомных ядер и энергии их образования. Изучение явления радиоактивности первоначально привело к предположению, что ядра различных атомов построены из протонов и электронов. Эта гипотеза долгое время была общепризнанной. Однако последующее изучение ядерных реакций, открытие нейтронов Чедвиком и выявившаяся возможность выделения нейтронов из любых атомных ядер (кроме протона) привели к отказу от ранее принятой гипотезы. Д. Д. Иваненко и Е.Н. Га-пон (1932) и Гейзенберг (в том же году) высказали и обосновали положение, что атомные ядра состоят 8 88 90 92 9 из протонов и нейтронов, и предложили протонно-нейтронную теорию Рис. 8. Энергетические уровни 5/ атомных ядер и 6 -подуровией электронов в ато- [c.51]

    Ядро атома В. содержит только один протон. Ядра дейтерия и трития вк.пючают, кроме того, один и два нейтрона соответственно. Атом В. имеет один электрон энергия ионизации Н° — Н+, 13,595 эв. Сродство к электрону Н° — Н 0,78 эв. Основное электронное состояние (см. Атом) отвечает нахождению. электрона на низшем энергетич. уровне, соответствующем значению квантовых чисел га = 1, 1 = 0, т = Q. Магнитный момент атома В. в основном состоянии равен одному боровскому магнетону, т. о. 9,23-10 «1 GSM. Квантовая механика позволяет рассчитать все возможные энергетич. уровни ато.ма В., а следовательно дать полную интерпретацию атомного спектра. Рассчитано также распредс.ленне вероятностен нахожден яя электрона по различным направлениям от ядра и на различных расстояниях от него. Атом В. используется в качестве модельного [c.310]

    Атом каждого химического элемента состоит из ядра и элеК тронов, а ядро, в свою очередь, — из протонов и нейтронов. Протон— элементарная частица, тождественная атому водорода, по-терявщему электрон. Заряды протона и электрона равны по величине и противоположны по знаку. Нейтрон — нейтральная элементарная частица чуть тяжелее протона. [c.135]

    Изотопы, атом, молекула. Природный К. состоит из смеси 3 стабильных изотопов О (99,759%), О (0,037%) и 0 (0,204%). Кроме того, искусственно получены три радиоактивных изотопа К. О (Т , = = 76,5 сек), 0 (Г1 = 2,1 мин) и 0 (Г /» = = 29,5 сек). Ядра изотонов К. состоят из 8 протонов и соответственно для О , 01 , Oi , 0 и 0 из 6, 7, 8, 9, 10 и 11 нейтронов. Электронная оболочка атома К. состоит из 2 внутренних и 6 внешних электронов и выражается фор.мулой Is 2s 2р 2ру 2р. (см. Атом). Два непарных электрона обусловливают [c.286]

    По ядерной модели наиболее просто устроен атом водорода. Его ядро несет один э чементарный положительный заряд и в поле ядра движется один электрон. Ядро атома водорода называют протоном. В любом процессе протоны и электроны участвуют как неделимое целое, поэтому они причисляются к элементарным частицам. Существует ряд других элементарных частиц. К ним относится нейтрон, имеющий почти такую же массу, как и протон, но не несущий электрического заряда. Нейтроны вместе с протонами входят в состав сложных атомных ядер. Так, ядро атома гелия состоит из двух протонов и двух нейтронов, следовательно, оно несет два полол ительных заряда и массу почти в четыре раза большую, чем масса протона. Третий по сложности — атом лития имеет [c.66]

протонов, нейтронов и электронов | Глава 4: Периодическая таблица и связь

4.4: Свойства протонов, нейтронов и электронов

Цели обучения

• Опишите расположение, заряды и массы трех основных субатомных частиц.
• Определите количество протонов и электронов в атоме.
• Определите атомную единицу массы (а.е.м.).

Атомная теория Далтона многое объяснила о материи, химических веществах и химических реакциях. Тем не менее, это не было полностью точным, потому что вопреки тому, что полагал Дальтон, атомы на самом деле могут быть разбиты на более мелкие субъединицы или субатомные частицы.Мы очень подробно говорили об электроне, но нас интересуют еще две частицы: протоны и нейтроны. Мы уже узнали, что Дж. Дж. Томсон открыл отрицательно заряженную частицу, названную электроном. Резерфорд предположил, что эти электроны вращаются вокруг положительного ядра. В последующих экспериментах он обнаружил, что в ядре есть положительно заряженная частица меньшего размера, называемая протоном. Существует также третья субатомная частица, известная как нейтрон.

Электронов

Электроны — это один из трех основных типов частиц, из которых состоят атомы.В отличие от протонов и нейтронов, которые состоят из более мелких и простых частиц, электроны являются элементарными частицами, которые не состоят из более мелких частиц. Они представляют собой тип элементарных частиц, называемых лептонами. Все лептоны имеют электрический заряд \ (- 1 \) или \ (0 \). Электроны очень малы. Масса электрона составляет всего около 1/2000 массы протона или нейтрона, поэтому электроны практически ничего не вносят в общую массу атома. Электроны имеют электрический заряд \ (- 1 \), который равен, но противоположен заряду протона, который равен \ (+ 1 \).Все атомы имеют такое же количество электронов, что и протоны, поэтому положительный и отрицательный заряды «уравновешиваются», делая атомы электрически нейтральными.

В отличие от протонов и нейтронов, которые находятся внутри ядра в центре атома, электроны находятся вне ядра. Поскольку противоположные электрические заряды притягиваются друг к другу, отрицательные электроны притягиваются к положительному ядру. Эта сила притяжения заставляет электроны постоянно двигаться через пустое пространство вокруг ядра.На приведенном ниже рисунке показан общий способ представления структуры атома. Он показывает электрон как частицу, вращающуюся вокруг ядра, подобно тому, как планеты вращаются вокруг Солнца. Однако это неверная точка зрения, поскольку квантовая механика показывает, что электроны более сложны.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Электроны намного меньше протонов или нейтронов. Если бы электрон был массой пенни, протон или нейтрон имели бы массу большого шара для боулинга!

Протоны

Протон — одна из трех основных частиц, составляющих атом.{-15} \) метров.

Как вы уже догадались по названию, нейтрон нейтрон. Другими словами, он совершенно не заряжен и поэтому не привлекается и не отталкивается от других объектов. Нейтроны есть в каждом атоме (за одним исключением), и они связаны вместе с другими нейтронами и протонами в атомном ядре.

Прежде чем мы продолжим, мы должны обсудить, как различные типы субатомных частиц взаимодействуют друг с другом. Когда дело доходит до нейтронов, ответ очевиден.Поскольку нейтроны не притягиваются к объектам и не отталкиваются от них, они на самом деле не взаимодействуют с протонами или электронами (кроме связывания в ядре с протонами).

Хотя электроны, протоны и нейтроны — все типы субатомных частиц, они не все одинакового размера. Когда вы сравниваете массы электронов, протонов и нейтронов, вы обнаруживаете, что электроны имеют чрезвычайно малую массу по сравнению с протонами или нейтронами. С другой стороны, массы протонов и нейтронов довольно похожи, хотя технически масса нейтрона немного больше массы протона.Поскольку протоны и нейтроны намного массивнее электронов, почти вся масса любого атома приходится на ядро, которое содержит все нейтроны и протоны.

Таблица \ (\ PageIndex {1} \) дает свойства и расположение электронов, протонов и нейтронов. В третьем столбце показаны массы трех субатомных частиц в «атомных единицах массы».«Атомная единица массы (\ (\ text {amu} \)) определяется как одна двенадцатая массы атома углерода-12. Атомные единицы массы (\ (\ text {amu} \)) полезны, потому что , как видите, масса протона и масса нейтрона в этой системе единиц почти точно \ (1 \).

Отрицательный и положительный заряды равной величины нейтрализуют друг друга. Это означает, что отрицательный заряд электрона идеально уравновешивает положительный заряд протона. Другими словами, нейтральный атом должен иметь ровно один электрон на каждый протон.Если у нейтрального атома 1 протон, у него должен быть 1 электрон. Если у нейтрального атома 2 протона, у него должно быть 2 электрона. Если у нейтрального атома 10 протонов, у него должно быть 10 электронов. Вы уловили идею. Чтобы быть нейтральным, атом должен иметь одинаковое количество электронов и протонов.

Сводка

• Электроны — это разновидность субатомных частиц с отрицательным зарядом.
• Протоны — это субатомные частицы с положительным зарядом. Протоны связаны вместе в ядре атома в результате сильного ядерного взаимодействия.
• Нейтроны — это тип субатомных частиц без заряда (они нейтральны). Как и протоны, нейтроны связаны с ядром атома в результате сильного ядерного взаимодействия.
• Протоны и нейтроны имеют примерно одинаковую массу, но оба они намного массивнее электронов (примерно в 2000 раз массивнее электрона).
• Положительный заряд протона равен по величине отрицательному заряду электрона. В результате в нейтральном атоме должно быть равное количество протонов и электронов.
• Атомная единица массы (а.е.м.) — единица массы, равная одной двенадцатой массы атома углерода-12.

Материалы и авторство

Эта страница была создана на основе содержимого следующими участниками и отредактирована (тематически или всесторонне) командой разработчиков LibreTexts в соответствии со стилем, представлением и качеством платформы:

Структура атома

Обзор атомной структуры

Атомы состоят из частиц, называемых протонами, нейтронами и электронами, которые отвечают за массу и заряд атомов.

Цели обучения

Обсудить электронные и структурные свойства атома

Ключевые выводы

Ключевые моменты

• Атом состоит из двух областей: ядра, которое находится в центре атома и содержит протоны и нейтроны, и внешней области атома, которая удерживает свои электроны на орбите вокруг ядра.
• Протоны и нейтроны имеют примерно одинаковую массу, около 1,67 × 10-24 грамма, которую ученые определяют как одну атомную единицу массы (а.е.м.) или один Дальтон.
• Каждый электрон имеет отрицательный заряд (-1), равный положительному заряду протона (+1).
• Нейтроны — это незаряженные частицы, находящиеся внутри ядра.

Ключевые термины

• атом: наименьшее возможное количество вещества, которое все еще сохраняет свою идентичность как химический элемент, состоящее из ядра, окруженного электронами.
• протон: положительно заряженная субатомная частица, составляющая часть ядра атома и определяющая атомный номер элемента.Он весит 1 а.е.м.
• нейтрон: субатомная частица, составляющая часть ядра атома. Это бесплатно. По массе он равен протону или весит 1 а.е.м.

Атом — это наименьшая единица вещества, которая сохраняет все химические свойства элемента. Атомы объединяются в молекулы, которые затем взаимодействуют с образованием твердых тел, газов или жидкостей. Например, вода состоит из атомов водорода и кислорода, которые объединились в молекулы воды. Многие биологические процессы посвящены расщеплению молекул на составляющие их атомы, чтобы из них можно было собрать более полезную молекулу.

Атомные частицы

Атомы состоят из трех основных частиц: протонов, электронов и нейтронов. Ядро (центр) атома содержит протоны (положительно заряженные) и нейтроны (без заряда). Внешние области атома называются электронными оболочками и содержат электроны (отрицательно заряженные). Атомы имеют разные свойства в зависимости от расположения и количества их основных частиц.

Атом водорода (H) содержит только один протон, один электрон и не содержит нейтронов.Это можно определить, используя атомный номер и массовое число элемента (см. Понятие атомных номеров и массовых чисел).

Структура атома: Изображенные здесь элементы, такие как гелий, состоят из атомов. Атомы состоят из протонов и нейтронов, расположенных внутри ядра, а электроны находятся на орбиталях, окружающих ядро.

Атомная масса

Протоны и нейтроны имеют примерно одинаковую массу, примерно 1,67 × 10 ^-24 граммов.Ученые определяют это количество массы как одну атомную единицу массы (а.е.м.) или один дальтон. Протоны схожи по массе, но заряжены положительно, а нейтроны не имеют заряда. Следовательно, количество нейтронов в атоме существенно влияет на его массу, но не на его заряд.

Электроны намного меньше по массе, чем протоны, всего 9,11 × 10 ^-28 граммов, или примерно 1/1800 атомной единицы массы. Следовательно, они не вносят большой вклад в общую атомную массу элемента.При рассмотрении атомной массы принято игнорировать массу любых электронов и вычислять массу атома, исходя только из числа протонов и нейтронов.

Электроны вносят большой вклад в заряд атома, поскольку каждый электрон имеет отрицательный заряд, равный положительному заряду протона. Ученые определяют эти обвинения как «+1» и «-1». В незаряженном нейтральном атоме количество электронов, вращающихся вокруг ядра, равно количеству протонов внутри ядра. В этих атомах положительный и отрицательный заряды нейтрализуют друг друга, в результате чего получается атом без чистого заряда.

Протоны, нейтроны и электроны: Протоны и нейтроны имеют массу 1 а.е.м. и находятся в ядре. Однако протоны имеют заряд +1, а нейтроны не заряжены. Электроны имеют массу примерно 0 а.е.м., вращаются вокруг ядра и имеют заряд -1.

Исследование свойств электрона: Сравните поведение электронов с поведением других заряженных частиц, чтобы обнаружить такие свойства электронов, как заряд и масса.

Объем атомов

С учетом размеров протонов, нейтронов и электронов большая часть объема атома — более 99 процентов — фактически является пустым пространством. Несмотря на все это пустое пространство, твердые объекты не проходят сквозь друг друга. Электроны, окружающие все атомы, заряжены отрицательно и заставляют атомы отталкиваться друг от друга, не позволяя атомам занимать одно и то же пространство. Эти межмолекулярные силы не позволяют вам провалиться сквозь такой предмет, как стул.

Interactive: Создайте атом: создайте атом из протонов, нейтронов и электронов и посмотрите, как изменяются элемент, заряд и масса. Тогда сыграйте в игру, чтобы проверить свои идеи!

Атомный номер и массовое число

Атомный номер — это количество протонов в элементе, а массовое число — это количество протонов плюс количество нейтронов.

Цели обучения

Определите соотношение между массовым числом атома, его атомным номером, его атомной массой и количеством субатомных частиц.

Ключевые выводы

Ключевые моменты

• Нейтральные атомы каждого элемента содержат равное количество протонов и электронов.
• Число протонов определяет атомный номер элемента и используется, чтобы отличить один элемент от другого.
• Число нейтронов варьируется, в результате чего образуются изотопы, которые представляют собой разные формы одного и того же атома, которые различаются только количеством нейтронов, которыми они обладают.
• Вместе количество протонов и количество нейтронов определяют массовое число элемента.
• Поскольку изотопы элемента имеют несколько разные массовые числа, атомная масса рассчитывается путем получения среднего массового числа его изотопов.

Ключевые термины

• массовое число: сумма количества протонов и количества нейтронов в атоме.

Атомный номер

• : количество протонов в атоме.
• атомная масса: средняя масса атома с учетом всех его естественных изотопов.

Атомный номер

Нейтральные атомы элемента содержат равное количество протонов и электронов. Число протонов определяет атомный номер элемента (Z) и отличает один элемент от другого.Например, атомный номер углерода (Z) равен 6, потому что у него 6 протонов. Количество нейтронов может изменяться для получения изотопов, которые представляют собой атомы одного и того же элемента, имеющие разное количество нейтронов. Число электронов также может быть различным в атомах одного и того же элемента, в результате чего образуются ионы (заряженные атомы). Например, железо Fe может существовать в нейтральном состоянии или в ионных состояниях +2 и +3.

Массовое число

Массовое число элемента (A) — это сумма количества протонов и количества нейтронов.Небольшой вклад массы электронов не учитывается при вычислении массового числа. Это приближение массы можно использовать, чтобы легко вычислить, сколько нейтронов имеет элемент, просто вычтя количество протонов из массового числа. Протоны и нейтроны весят около одной атомной единицы массы или а.е.м. Изотопы одного и того же элемента будут иметь одинаковый атомный номер, но разные массовые числа.

Атомный номер, химический символ и массовое число: углерод имеет атомный номер шесть и два стабильных изотопа с массовыми числами двенадцать и тринадцать соответственно.Его средняя атомная масса 12,11.

Ученые определяют атомную массу, вычисляя среднее значение массовых чисел естественных изотопов. Часто полученное число содержит десятичную дробь. Например, атомная масса хлора (Cl) составляет 35,45 а.е.м., потому что хлор состоит из нескольких изотопов, некоторые (большинство) с атомной массой 35 а.е.м. (17 протонов и 18 нейтронов), а некоторые с атомной массой 37 а.е.м. (17 протонов и 20 нейтронов).

Зная атомный номер (Z) и массовое число (A), вы можете найти количество протонов, нейтронов и электронов в нейтральном атоме.Например, атом лития (Z = 3, A = 7 а.е.м.) содержит три протона (находится из Z), три электрона (поскольку количество протонов равно количеству электронов в атоме) и четыре нейтрона (7 — 3 = 4).

Изотопы

Изотопы — это различные формы элементов, которые имеют одинаковое количество протонов, но разное количество нейтронов.

Цели обучения

Обсудить свойства изотопов и их использование в радиометрическом датировании

Ключевые выводы

Ключевые моменты

• Изотопы — это атомы одного и того же элемента, содержащие одинаковое количество протонов, но разное количество нейтронов.
• Несмотря на различное количество нейтронов, изотопы одного и того же элемента имеют очень похожие физические свойства.
• Некоторые изотопы нестабильны и подвергаются радиоактивному распаду, чтобы превратиться в другие элементы.
• Предсказуемый период полураспада различных распадающихся изотопов позволяет ученым датировать материал на основе его изотопного состава, например, с помощью датирования углерода-14.

Ключевые термины

• изотоп: любая из двух или более форм элемента, в которых атомы имеют одинаковое количество протонов, но разное количество нейтронов в их ядрах.

Период полураспада

• : время, необходимое половине исходной концентрации изотопа, чтобы вернуться в более стабильную форму.
• радиоактивных изотопов: атом с нестабильным ядром, характеризующийся избыточной доступной энергией, который подвергается радиоактивному распаду и чаще всего создает гамма-лучи, альфа- или бета-частицы.
• радиоуглеродное датирование: определение возраста объекта путем сравнения отношения обнаруженной в нем концентрации 14C к количеству 14C в атмосфере.

Что такое изотоп?

Изотопы — это различные формы элементов, которые имеют одинаковое количество протонов, но разное количество нейтронов. Некоторые элементы, такие как углерод, калий и уран, содержат несколько изотопов природного происхождения. Изотопы определяются сначала их элементом, а затем суммой присутствующих протонов и нейтронов.

• Углерод-12 (или ¹² C) содержит шесть протонов, шесть нейтронов и шесть электронов; следовательно, он имеет массовое число 12 а.е.м. (шесть протонов и шесть нейтронов).
• Углерод-14 (или ¹⁴ C) содержит шесть протонов, восемь нейтронов и шесть электронов; его атомная масса 14 а.е.м. (шесть протонов и восемь нейтронов).

Хотя масса отдельных изотопов различна, их физические и химические свойства в основном не меняются.

Изотопы действительно различаются по стабильности. Углерод-12 ( ¹² C) — самый распространенный изотоп углерода, составляющий 98,89% углерода на Земле. Углерод-14 ( ¹⁴ C) нестабилен и встречается только в следовых количествах.Нестабильные изотопы чаще всего испускают альфа-частицы (He ²⁺ ) и электроны. Также могут испускаться нейтроны, протоны и позитроны, а электроны могут быть захвачены для достижения более стабильной атомной конфигурации (более низкого уровня потенциальной энергии) посредством процесса, называемого радиоактивным распадом. Созданные новые атомы могут находиться в состоянии высокой энергии и испускать гамма-лучи, которые понижают энергию, но сами по себе не превращают атом в другой изотоп. Эти атомы называются радиоактивными изотопами или радиоизотопами.

Радиоуглеродное датирование

Углерод обычно присутствует в атмосфере в виде газообразных соединений, таких как диоксид углерода и метан. Углерод-14 ( ¹⁴ C) представляет собой радиоизотоп природного происхождения, который создается из атмосферного ¹⁴ N (азота) в результате добавления нейтрона и потери протона, вызванной космическими лучами. Это непрерывный процесс, поэтому в атмосфере всегда образуется больше ¹⁴ C. После производства ¹⁴ C часто соединяется с кислородом атмосферы с образованием диоксида углерода.Образовавшийся таким образом углекислый газ диффундирует в атмосфере, растворяется в океане и попадает в организм растений посредством фотосинтеза. Животные поедают растения, и в конечном итоге радиоуглерод распространяется по биосфере.

В живых организмах относительное количество ¹⁴ C в их теле примерно равно концентрации ¹⁴ C в атмосфере. Когда организм умирает, он больше не поглощает ¹⁴ C, поэтому соотношение между ¹⁴ C и ¹² C будет снижаться, поскольку ¹⁴ C постепенно возвращается к ¹⁴ N.Этот медленный процесс, который называется бета-распадом, высвобождает энергию за счет испускания электронов из ядра или позитронов.

Примерно через 5730 лет половина исходной концентрации ¹⁴ C будет преобразована обратно в ¹⁴ Н. Это называется периодом полураспада или временем, которое требуется для получения половины исходной концентрации вещества. изотоп, чтобы вернуться в более стабильную форму. Поскольку период полураспада ¹⁴ C большой, его используют для датирования ранее живых объектов, таких как старые кости или дерево.Сравнивая отношение концентрации ¹⁴ C, обнаруженной в объекте, к количеству ¹⁴ C в атмосфере, можно определить количество еще не распавшегося изотопа. На основе этого количества можно точно рассчитать возраст материала, если предполагается, что возраст материала составляет менее 50 000 лет. Этот метод называется радиоуглеродным датированием, или сокращенно углеродным датированием.

Применение углеродного датирования: возраст углеродсодержащих останков менее 50 000 лет, таких как этот карликовый мамонт, можно определить с помощью углеродного датирования.

Другие элементы имеют изотопы с разным периодом полураспада. Например, ⁴⁰ K (калий-40) имеет период полураспада 1,25 миллиарда лет, а ²³⁵ U (уран-235) имеет период полураспада около 700 миллионов лет. Ученые часто используют эти другие радиоактивные элементы для датирования объектов, возраст которых превышает 50 000 лет (предел углеродного датирования). Используя радиометрическое датирование, ученые могут изучать возраст окаменелостей или других останков вымерших организмов.

вопросов и ответов — Как узнать количество протонов, электронов и нейтронов в атоме элемента?

Сколько протонов, электронов и нейтронов содержится в атоме криптона, углерода, кислорода, неона, серебра, золота и т. Д…?

Чтобы узнать количество протонов, электронов и нейтронов в атоме, просто выполните следующие простые шаги:

Шаг 1 — Сбор информации

Первое, что вам нужно сделать, это найти некоторую информацию о вашем элементе. Перейдите к Периодической таблице элементов и щелкните свой элемент. Если это упростит задачу, вы можете выбрать свой элемент из алфавитного списка.

Используйте Таблицу элементов, чтобы найти атомный номер и атомный вес вашего элемента. Атомный номер — это номер, расположенный в верхнем левом углу, а атомный вес — это номер, расположенный внизу, как в этом примере для криптона:

Шаг 2 — Число протонов…

Атомный номер — это количество протонов в атоме элемента. В нашем примере атомный номер криптона 36. Это говорит нам о том, что атом криптона имеет в своем ядре 36 протонов.

Здесь интересно то, что каждые атома криптона содержат 36 протонов. Если в атоме нет 36 протонов, это не может быть атом криптона. Добавление или удаление протонов из ядра атома создает другой элемент. Например, удаление одного протона из атома криптона создает атом брома.

Шаг 3 — Число электронов …

По определению, атомы не имеют полного электрического заряда. Это означает, что должен быть баланс между положительно заряженными протонами и отрицательно заряженными электронами. Атомы должны иметь равное количество протонов и электронов . В нашем примере атом криптона должен содержать 36 электронов, так как он содержит 36 протонов.

Электроны особым образом расположены вокруг атомов. Если вам нужно знать, как электроны расположены вокруг атома, взгляните на «Как мне читать таблицу конфигурации электронов?» страница.

Атом может приобретать или терять электроны, становясь так называемым ионом . Ион — это не что иное, как электрически заряженный атом. Добавление или удаление электронов из атома не меняет его элемент, только его чистый заряд.

Например, при удалении электрона из атома криптона образуется ион криптона, который обычно записывается как Kr ⁺ . Знак плюс означает, что это положительно заряженный ион. Он заряжен положительно, потому что из атома был удален отрицательно заряженный электрон.Число оставшихся 35 электронов было меньше 36 положительно заряженных протонов, что привело к заряду +1.

Шаг 4 — Количество нейтронов …

Атомный вес — это, по сути, измерение общего числа частиц в ядре атома . На самом деле все не так чисто. Атомный вес на самом деле является средневзвешенным значением всех встречающихся в природе изотопов элемента по отношению к массе углерода-12. Не понял этого? Неважно.Все, что вам действительно нужно найти, это массовое число . К сожалению, массовое число не указано в Таблице элементов. К счастью, чтобы найти массовое число, все, что вам нужно сделать, это округлить атомный вес до ближайшего целого числа . В нашем примере массовое число криптона равно 84, поскольку его атомный вес 83,80 округляется до 84.

Массовое число — это количество частиц в ядре атома. Помните, что ядро ​​состоит из протонов и нейтронов.Итак, если мы хотим, мы можем написать:

Массовое число = (Число протонов) + (Число нейтронов)

Для криптона это уравнение принимает следующий вид:

84 = (Число протонов) + (Число нейтронов)

Если бы мы только знали, сколько протонов у криптона, мы могли бы вычислить, сколько в нем нейтронов. Подождите … Мы с по знаем, сколько протонов у криптона! Мы сделали это еще в Step 2 ! Атомный номер (36) — это количество протонов в криптоне.Подставляя это в уравнение, получаем:

84 = 36 + (количество нейтронов)

Какое число, добавленное к 36, дает 84? Надеюсь, вы сказали 48. Это количество нейтронов в атоме криптона.

Здесь интересно то, что добавление или удаление нейтронов из атома не создает другого элемента. Скорее, он создает более тяжелую или более легкую версию этого элемента. Эти разные версии называются изотопами, и большинство элементов на самом деле представляют собой смесь разных изотопов.

Если бы вы могли захватить атомы криптона и подсчитать количество нейтронов, которые у каждого из них были, вы бы обнаружили, что у большинства из них будет 48, у других 47, у кого-то 50, у кого-то 46, у некоторых 44 и очень немногие будут иметь 42. Вы бы посчитали разное количество нейтронов, потому что криптон представляет собой смесь шести изотопов.

Вкратце …

Для любого элемента:

Количество протонов = атомный номер

Количество электронов = количество протонов = атомный номер

Количество нейтронов = массовое число — атомный номер

Для криптона:

Число протонов = атомный номер = 36

Число электронов = Число протонов = атомный номер = 36

Число нейтронов = массовое число — атомный номер = 84 — 36 = 48

Связанные страницы:

Математическая игра с элементами

Все об атомах

Видео — Как нарисовать атом!

Периодическая таблица элементов

Сколько электронов умещается в каждой оболочке атома?

Как прочитать таблицу электронной конфигурации?

Как определить, сколько протонов, нейтронов и электронов в атоме?

Chem4Kids.com: Атомы: Структура

Атомы — основа химии. Они являются основой всего во Вселенной. Как известно, материя состоит из атомов. Твердые тела состоят из плотно упакованных атомов, в то время как газы имеют рассредоточенные атомы. Мы собираемся охватить такие основы, как атомная структура и связь между атомами. По мере того, как вы узнаете больше, вы можете перейти на страницы реакций и биохимии и увидеть, как атомы образуют соединения, которые помогают выжить биологическому миру.

Есть ли куски материи меньше атомов? Конечно, есть.Сверхмалые частицы можно найти внутри кусочков атомов. Эти субатомные частицы включают нуклоны и кварки. Ядерные химики и физики работают вместе на ускорителях частиц, чтобы обнаружить присутствие этих крошечных, крошечных, крошечных кусочков материи. Однако наука основана на атоме, потому что это мельчайшая отдельная единица материи.

Несмотря на то, что существует множество сверхмалых атомных частиц, вам нужно помнить только о трех основных частях атома: электронах, протонах и нейтронах.Что такое электроны, протоны и нейтроны? Электроны — самые маленькие из трех частиц, составляющих атомы. Электроны находятся в оболочках или орбиталях, окружающих ядро ​​атома. Протоны и нейтроны находятся в ядре. Они группируются вместе в центре атома. Это все, что вам нужно запомнить. Три легких штуки!

В периодической таблице около 120 известных элементов. (117, пока мы пишем это) Химики и физики каждый день пытаются создавать новые в своих лабораториях.Атомы разных элементов имеют разное количество электронов, протонов и нейтронов. Каждый элемент уникален и имеет атомный номер. Это число сообщает вам количество протонов в каждом атоме элемента. Атомный номер также называется числом протона.

Вы можете видеть, что каждая часть атома помечена знаком «+», «-» или «0». Эти символы относятся к заряду частицы. Вы когда-нибудь слышали о поражении электрическим током от розетки, статическом электричестве или молнии? Все это связано с электрическими зарядами.Заряды также находятся в крошечных частицах материи.

Электрон всегда имеет «-» или отрицательный заряд. Протон всегда имеет «+» или положительный заряд. Если заряд всего атома равен «0» или нейтрален, имеется равное количество положительных и отрицательных зарядов. У нейтральных атомов одинаковое количество электронов и протонов. Третья частица — нейтрон. Он имеет нейтральный заряд, также известный как нулевой заряд.

Поскольку количество протонов в атоме не меняется, меньшее количество или больше электронов может создать особый атом, называемый ионом.Катионы имеют меньше электронов и положительный заряд. У анионов есть дополнительные электроны, которые создают отрицательный заряд.

Самая маленькая письменность в мире (видео Стэнфордского университета)

Структура атома — Атомный номер, массовое число и изотопы — Редакция GCSE Chemistry (Single Science) — Другое

Ядерная модель

Атомы содержат три субатомных частицы, называемые протонами, нейтронами и электронами.

Протоны и нейтроны находятся в ядре в центре атома. Ядро намного меньше атома в целом. Электроны расположены в оболочках вокруг ядра.

Свойства субатомных частиц

Число электронов в атоме всегда совпадает с числом протонов, поэтому атомы в целом электрически нейтральны.

Атомы могут терять или приобретать электроны. Когда они это делают, они образуют заряженные частицы, называемые ионами:

• , если атом теряет один или несколько электронов, он становится положительно заряженным ионом
• , если атом получает один или несколько электронов, он становится отрицательно заряженным ионом

Число протонов, нейтронов и электронов в атоме

Три части атома — это положительно заряженные протоны, отрицательно заряженные электроны и нейтральные нейтроны. Выполните эти простые шаги, чтобы найти количество протонов, нейтронов и электронов в атоме любого элемента.

Ключевые выводы: количество протонов, нейтронов и электронов

• Атомы состоят из протонов, нейтронов и электронов.
• Протоны несут положительное электрическое изменение, электроны заряжены отрицательно, а нейтроны нейтральны.
• Нейтральный атом имеет одинаковое количество протонов и электронов (заряды нейтрализуют друг друга).
• Ион имеет неравное количество протонов и электронов. Если заряд положительный, протонов больше, чем электронов.Если заряд отрицательный, электронов в избытке.
• Вы можете узнать количество нейтронов, если знаете изотоп атома. Просто вычтите количество протонов (атомный номер) из массового числа, чтобы найти оставшиеся нейтроны.

Получите основную информацию об элементах

Вам нужно будет собрать основную информацию об элементах, чтобы определить количество протонов, нейтронов и электронов. К счастью, все, что вам нужно, это таблица Менделеева.

Для любого атома нужно помнить следующее:

Число протонов = атомный номер элемента

Количество электронов = количество протонов

Количество нейтронов = массовое число — атомный номер

Найдите число протонов

Каждый элемент определяется количеством протонов, обнаруженных в каждом из его атомов.Независимо от того, сколько электронов или нейтронов имеет атом, элемент определяется количеством протонов. Фактически, действительно возможно иметь атом, состоящий только из протона (ионизированный водород). Таблица Менделеева расположена в порядке возрастания атомного номера, поэтому количество протонов — это номер элемента. Для водорода число протонов равно 1. Для цинка число протонов равно 30. Элементом атома с двумя протонами всегда является гелий.

Если вам дан атомный вес атома, вам нужно вычесть количество нейтронов, чтобы получить количество протонов.Иногда можно определить элементарный состав образца, если все, что у вас есть, — это атомный вес. Например, если у вас есть образец с атомным весом 2, вы можете быть уверены, что это водород. Почему? Легко получить атом водорода с одним протоном и одним нейтроном (дейтерий), но вы не найдете атом гелия с атомным весом 2, потому что это означало бы, что у атома гелия было два протона и ноль нейтронов!

Если атомный вес 4,001, вы можете быть уверены, что это гелий с 2 ​​протонами и 2 нейтронами.Атомный вес ближе к 5 проблематичнее. Это литий с 3 протонами и 2 нейтронами? Это бериллий с 4 протонами и 1 нейтроном? Если вам не сообщают имя элемента или его атомный номер, трудно узнать правильный ответ.

Найдите количество электронов

Для нейтрального атома количество электронов такое же, как и количество протонов.

Часто количество протонов и электронов неодинаково, поэтому атом несет положительный или отрицательный заряд.Вы можете определить количество электронов в ионе, если знаете его заряд. Катион несет положительный заряд и имеет больше протонов, чем электронов. Анион несет отрицательный заряд и имеет больше электронов, чем протонов. У нейтронов нет чистого электрического заряда, поэтому количество нейтронов не имеет значения при расчетах. Число протонов в атоме не может измениться в результате какой-либо химической реакции, поэтому вы добавляете или вычитаете электроны, чтобы получить правильный заряд. Если ион имеет заряд 2+, например Zn ²⁺ , это означает, что протонов на два больше, чем электронов.

30-2 = 28 электронов

Если ион имеет заряд 1 (просто написано со знаком «минус»), то электронов больше, чем протонов. Для F ^— количество протонов (из периодической таблицы) равно 9, а количество электронов:

9 + 1 = 10 электронов

Найдите количество нейтронов

Чтобы узнать количество нейтронов в атоме, вам нужно найти массовое число для каждого элемента. В периодической таблице перечислены атомные веса каждого элемента, которые можно использовать для определения массового числа. Например, для водорода атомный вес равен 1.008. Каждый атом имеет целое число нейтронов, но периодическая таблица дает десятичное значение, потому что это средневзвешенное число нейтронов в изотопах каждого элемента. Итак, что вам нужно сделать, это округлить атомный вес до ближайшего целого числа, чтобы получить массовое число для ваших расчетов. Для водорода 1,008 ближе к 1, чем к 2, поэтому назовем его 1.

Количество нейтронов = массовое число — количество протонов = 1-1 = 0

Для цинка атомный вес 65.