Общие положения. Лекция №1 Модели строения атомов и их свойства

Лекция №1 Модели строения атомов и их свойства

СОВРЕМЕННАЯ ТЕОРИЯ СТРОЕНИЯ АТОМА. ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЗАКОН И СИСТЕМА ЭЛЕМЕНТОВ Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА

Краткий курс лекций

СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОСВОЕНИЯ МЕЖДИСЦИПЛИНАРНОГО КУРСА

Для обеспечения дисциплины необходимо наличие:

- аудиторного фонда и литературы;

- оборудования и материалов.

МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Для обеспечения данной дисциплины необходимы: оборудованные аудитории; различные технические средства обучения; аудио-видеоаппаратура; наглядные пособия.

Цель: Сформировать у студентов понятие об атомной модели. Познакомить их с исторически имеющимися моделями.

Согласно современным представлениям, атом – это наименьшая частица химического элемента, являющаяся носителем его химических свойств. Атом электрически нейтрален и состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов, которые движутся определённым образом вокруг ядра. Ядро атома, не изменяющееся в ходе химических реакций, составляет его фундаментальную основу и определяет индивидуальность элемента. Поэтому значение заряда ядра выбрали за основной признак, по которому атомы относят к разным видам – химическим элементам.
Ядра атомов включают два вида элементарных частиц: протоны и нейтроны.
Основные характеристики электрона, протона и нейтрона приведены в табл. 1.1.
Таблица 1.1 Сведения о некоторых элементарных частицах.

Частица

Символ

Масса

Заряд

кг

а.е.м.

Кл.

Усл.ед.

протон

p

1, 673 10^-27

1, 007276

1, 602 10^-19

+1

нейтрон

n

1, 675 10^-27

1, 008665

электрон

e

9, 109 10^-31

0, 000547

1, 602 10^-19

-1

Каждый протон несёт положительный заряд, численно равный заряду электрона. Нейтрон же не несёт никакого электрического заряда. Отсюда следует вывод: заряд ядра определяется числом протонов. Количество протонов в ядре атома совпадает с порядковым номером элемента (Z) в периодической системе элементов Д.И. Менделеева.
Как видно из данных табл. 1.1, масса электрона почти в 1840 раз меньше массы протона и нейтрона. В ядре сосредоточено 99,9% массы атома, поэтому масса атома практически равна массе ядра – сумме масс протонов и нейтронов.
Общее число протонов (Z) и нейтронов (N) в ядре называется массовым числом A:

A=Z+N.
Поскольку массы протона и нейтрона практически равны 1а.е.м., то масса атома в а.е.м., как и относительная атомная масса, численно совпадает со значением массового числа А.

Силы, удерживающие протоны и нейтроны в ядре, называют ядерными. Это чрезвычайно большие силы, действующие на очень коротких расстояниях (порядка 10^-13 см) и превосходящие силы отталкивания. Природу этих сил изучает ядерная физика.

Исследования показали, что в природе атомы одного и того же элемента имеют различные атомные массы. Так, атомы хлора имеют массу 35 и 37. Ядра этих атомов содержат одинаковое число протонов, но разное число нейтронов. Атомы с одинаковым числом протонов, но с различным числом нейтронов называются изотопами. Для обозначения изотопов пользуются обычными символами соответствующих элементов, добавив к ним слева вверху индекс, указывающий массовое число изотопа, внизу – индекс, указывающий количество протонов, равное порядковому номеру (Z) элемента ().

В периодической таблице элементов Д.И. Менделеева приводятся усреднённые значения относительных атомных масс с учётом распространённости различных изотопов в природе.
Атомы с различным числом протонов Z и нейтронов N, но с одинаковым числом нуклонов (Z+N) называются изобарами, а с одинаковым числом нейтронов (N) – изотонами.

Примеры изобаров и изотонов:
Изобары Изотоны

Поскольку атом в целом является электронейтральным, а заряд электрона численно равен заряду протона и противоположен ему по знаку, то общее число электронов в атоме равно числу протонов и, следовательно, равно порядковому номеру элемента в периодической системе элементов.

Дата добавления: 2014-01-03