Будова атома

Ядро атома. Зa сучасною теорією атом — електронейтральна система, що складається з позитивно зарядженого ядра та негативно зарядженої оболонки.

Ядро (синонім. - нуклід) - це центральна позитивно заряджена частина атома, в якій зосереджена його маса.

Розмірі ядра в десятки тисяч разів менші за розміри атома (діаметри атома та ядра - 10^-10м та 10^-14- 10^-15м). Ядро складається з нуклонів - протонів та нейтронів

Протон - це частка з масою спокою 1,6726485 х 10^-27 кг (1,0073 а.о.м.) і позитивним зарядом, абсолютне значення якого становить 1,602 х 10^-19Кл, або 1 в одиницях елементарного електричного заряду.

Позначення протона: ₁¹р. Верхній індекс означає масу в атомних одиницях маси, нижній - абсолютне значення заряду в одиницях елементарного електричного заряду.

Нейтрон - електронейтральна частка з масою спокою 1,6749543 х 10^-27кг (1,0087 а.о.м.).

Позначення нейтрона: 01n. Верхній індекс означає масу в атомних одиницях маси, нижній - абсолютне значення заряду в одиницях елементарного електричного заряду.

Нейтрон пов'язаний з протоном співвідношенням: ₀¹n ßà ₁¹p + e^-. Електрони не входять до складу ядра, але, як відомо, під час ∞-розпаду ядро випромінює електрони, які там утворюються за наведеним співвідношенням. Так виникає новий хімічний елемент, порядковий номер якого більший на одиницю за порядковий номер елемента, з котрого він утворюється, наприклад: ₉₂²³⁹U à ₉₃²³⁹Np +e^-

Електрон - частка з масою спокою 9,109534 х 10^-31кг і негативним зарядом, абсолютне значення якого дорівнює 1,602 х 10^-19Кл.

Саме заряд електрона був прийнятий за одиницю елементарного електричного заряду. У цих одиницях заряд електрона - 1. Маса електрона менша за масу протона в 1 836 разів і менша за масу нейтрона в 1 840 разів. Заряди протона та електрона мають однакове абсолютне значення та різні знаки (+1 і -1), тому в електронейтральному атомі число електронів дорівнює числу протонів.

Протони, електрони, нейтрони - це елементарні частки. Зараз відомо близько двохсот елементарних часток, які мають різні властивості (масу, заряд та ін.).

Число протонів і нейтронів у ядрі (як і число електронів в електронній оболонці) можна визначити за розташуванням хімічного елемента в періодичній системі.

Заряд ядра атома (його абсолютне значення) - дорівнює порядковому номеру Z елемента в періодичній системі. Водночас заряд ядра визначається сумарним зарядом усіх заряджених часток, з яких воно складається (протонів).

Оскільки заряд протона дорівнює +1, число протонів у ядрі дорівнює порядковому номеру Z елемента в періодичній системі. Заряд ядра (число протонів у ядрі) всіх атомів певного елемента - величина постійна - головна кількісна характеристика цього елемента.

Як випливає з визначення ядра, в ньому зосереджена майже вся маса атома, хоча його розміри приблизно в 10⁴ разів менші за розміри атома.

На відміну від заряду ядра маса окремих атомів одного й того ж хімічного елемента може мати різні значення. Такі атоми називаються ізотопами.

Саме тому відносна атомна маса як кількісна характеристика елемента не має першорядного значення.

Ізотопи. Ізотопи - це різновиди певного хімічного елемента, що мають різні маси ядер.

Термін "ізотоп" походить від грецьких слів "ізо" - рівний, однаковий, "топос" - місце. Ізотоп - той, що посідає одне місце.

Маса ядра ізотопа, виміряна в атомних одиницях маси, називається відносною атомною масою ізотопа або ізотопною масою.

Так, у природному елементі водню масові частки "легких" атомів з А_r= 1,0078 і "важких" А_r = 2,0141 становлять 99,984% і 0,0156%. Природа ізотопії пояснюється різною будовою ядер ізотопів одного елемента: маючи однакове число протонів у ядрі (однаковий заряд ядра), ядра містять різне число нейтронів. Так, ядро "легкого" ізотопа водню містить один протон, а ядро "важкого" - один протон і один нейтрон.

У хімії та фізиці поруч з величиною "відносна атомна маса" використовують величину "масове число".

Масове число - загальне число протонів та нейтронів у ядрі.

Позначається воно через А. Математична формула:

хімічний атом ковалентний електроліз

A = Z + N,

де: Z - число протонів, яке співпадає з порядковим номером елемента в періодичній системі;

N - число нейтронів.

Ізотопи позначаються символом хімічного елемента з двома індексами ліворуч: верхній показує масове число, нижній - абсолютне значення заряду ядра. Ізотопи водню позначаються так: легкого (протію) - ₁¹Н; важкого (дейтерію) - ₁²Н, або D; надважкого (тритію) -₁³H, або Т.

Ізотопи бувають природні, штучні, радіоактивні та стабільні.

Природні ізотопи - ізотопи, які існують у природі.

Штучні ізотопи - це такі, що не трапляються в природі, а утворюються під час ядерних реакцій.

Взагалі відомі природні ізотопи 94 природних елементів. Є штучні ізотопи всіх 110 елементів, тобто поняття "штучні ізотопи" та "штучні елементи" не завжди співпадають.

Штучні елементи - це ті, в яких усі ізотопи штучні.

Радіоактивні ізотопи - це нестійкі ізотопи, що спонтанно перетворюються на інші нукліди, виділяючи енергію.

Всі штучні та частина природних ізотопів радіоактивні. Вони називаються радіонуклідами.

Стабільні ізотопи - це нерадіоактивні ізотопи. Відомі 273 стабільні нукліди природних елементів.

Усі ізотопи елемента мають однакові хімічні властивості. Це явище підтверджує чинність сучасного формулювання періодичного закону Д. Менделєєва.

Дата добавления: 2014-01-07