Строение атома

До конца XIX века атомы считались неделимыми. По мере накопления опытных данных пришлось отказаться от этого утверждения и признать сложность атома. В 1891 г. Стони пришел к выводу, что электричество переносится мельчайшими частицами, существующими в атомах всех химических элементов (электрон).

Через несколько лет Томсон и Перрен докажут, что электроны несут на себе отрицательный заряд, а Томсон определил скорость и массу электрона. Т.к. атом в целом электронейтрален, предполагалось, что остальные части атомов заряжены положительно. В 1911 году Эрнест Резерфорд изучал рассеяние положительно заряженных α-частиц (He⁺²). Они проходили через тонкую золотую фольгу и попадали на экран, покрытый люминофором (ZnS), который начинал светится, что делало возможным подсчет α-частиц. При этом обнаружили, что некоторые α-частицы как бы натыкались на что-то твердое, массивное и одинаково с ним заряженное и летели в сторону. Рассчитали, что эти события возможны, если бы вся масса атома и положительный заряд были сосредоточены в крохотном ядре.

В 1911 году Резерфорд предложил ядерную модель строения атома. По этой теории атом состоит из ядра, которое имеет положительный заряд, и электронов, которые движутся вокруг ядра. Совокупность электронов в атоме называется его электронной оболочкой. Диаметр атома - величина порядка 10^-10 м, а диаметр ядра - величина порядка 10^-14 – 10^-15 м.

В 1913 г. Английский ученый Д. Мозли обнаружил, что величина положительного заряда ядра атома равна порядковому номеру элемента в периодической системе элементов Д. И. Менделеева. Атом электронейтрален, следовательно, число электронов в электронной оболочке атома равно заряду ядра или порядковому номеру элемента в периодической системе Z.

В 1932 г. советские ученые Д. Д. Иваненко и Е. Н. Гапон и, независимо от ниx, немецкий ученый В. Гейзенберг создали протонно-нейтронную теорию строения ядра. Согласно этой теории, ядро атома состоит из протонов и нейтронов. Протон р - это частица с массой, равной 1 а. е. м., и зарядом + 1. Нейтрон n – это электронейтральная частица массой, близкой к массе протона.

Заряд ядра атома определяется числом протонов которые входят в его состав. Следовательно, число протонов в ядре атома также равно порядковому номеру элемента в периодической системе Д.И. Менделеева.

Масса атома А равна сумме масс всех частиц, которые входят в атом:

А = масса протонов + масса нейтронов + масса электронов.

Maссa электронов настолько мала, что ею можно пренебречь, и масса атома определяется суммой масс его протонов и нейтронов. Общее число протонов и нейтронов называется массовым числом (А). Оно равно округленному до целого числа значению относительной атомной массы.

A_r = Z + N,

где A_r – относительная атомная масса элемента, Z – число протонов (или порядковый номер элемента в периодической системе), N – число нейтронов.

Таким образом, число нейтронов в ядре атома равно разности между относительной атомной массой элемента и его порядковым номером:

N = A_r – Z.

Например, в ядре атома урана [ A_r(U) = 238] содержится 92 протона и электронов и
238 – 92 = 146 нейтронов.

Таблица. Характеристики частиц, которые входят в состав атома.

Область атома, в которой находятся частицы	Частицы
название	символ	масса, a. е. м.	заряд, единицы элементарного заряда	число в атоме
Ядро	Протон			+1	Z
Нейтрон				Ar – Z
Электронная оболочка	Электрон	e^-	1/1840	-1	Z

Протоны,нейтроны, электроны - это элементарныечастицы. В настоящее время известно околодвухсот элементарныхчастиц, обладающихразными свойствами(массой, зарядом и другими).

Дата добавления: 2014-01-07