Строение атома

Строение атома

Сначала дадим определение, что такое по школьным учебникам 7 класса атом:

Атомы - мельчайшие, химические неделимые частицы, из которых состоят вещества.

В учебнике 8,9 класса дают определение, опирающиеся на его строение:

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

Оба определения верны, но не полны, поэтому объединив их дадим самое верное:

Атомы - мельчайшие, химические неделимые частицы, в состав которых положительно заряженное ядро и отрицательно заряженные электроны, и из которых состоят вещества.

Схематичное представление атома.

Итак, из определения следует, что атом состоит из ядра и электронов, рассмотрим их более детально.

Ядро

Ядро состоит из протонов и нейтронов и составляет огромный процент массы атома, поэтому будем принимать массу ядра за массу атома.

Протоны заряжены положительно, нейтроны не имеют заряда, соответственно в целом ядро заряжено положительно.

Протон(p) и нейтрон(n) имеют почти одинаковую массу (1.6726219 × 10-27 кг и 1.675 × 10-27 кг), которая почти такая же, как масса равная u (u = 1,660 × 10−27 кг), поэтому считаем все три величины равными

m(p) = m(n) = u

Электроны

Электроны(e) заряжены отрицательно.

По сравнению с протонами и нейтронами электроны почти не имеют массы, поэтому их массу считаем равной нолю.

Электроны “летают” вокруг ядра, создавая химические связи с другими атомами.

Понятия нуклида и изотопов, химический элемент

Химический элемент - совокупность атомов, с одинаковым зарядом атомных ядер.

Нуклид - вид атомов с определённым значением атомного номера и массового числа.

Изотопы - нуклиды, имеющие одинаковый атомный номер, но различные массовые числа.

Если вы обратили внимание, у многих элементов относительная атомная масса достаточно не приближена к целому значению, вызвано это как раз различными изотопами.

Рассмотрим на примере элемента хлор. Хлор может встречаться с атомной массой 35u и 37u.

Хлор-35 нуклид, хлор-37 тоже нуклид, а между собой это изотопы.

Зависимости количеств одних частиц от других

Зная определение, которое говорит, что атом частица электронейтральная, получается следующая зависимость:

N(p) = N(e)

Эта формула показывает, что количество положительно заряженных частиц в атоме, т.е. протонов, равняется количеству отрицательно заряженных частиц, т.е. электронов.

Так же зная, что массу атома составляет ядро, которое состоит из протонов и нейтронов, мы, заглянув в периодическую таблицу химических элементов, можем посчитать их количество. Разберём на примере натрия.

Для начала, нам надо узнать атомный номер элемента, он находится слева вверху. Для натрия это 11. Атомный номер соответствует количеству протонов в ядре атома. То есть, мы уже можем сказать, что у натрия 11 протонов.

Далее надо обратить внимание на атомную массу, расположенную под названием элемента, для самого распространённого нуклида натрия это 23u. Значит, ядро атома натрия имеет массу 23u, значит, суммарная масса протонов и нейтронов 23u:

m(ядра) = m(p) + m(n)

Мы уже определили, что масса протона или одного нейтрона это один юнит. То есть, массу протонов и массу нейтронов можно обозначить как их количество, умноженное на юнит. Чтобы не вводить дополнительных величин, рассмотрим, опять же, на примере натрия-23. Тогда масса протонов:

m(p) = 11*u

Возьмём количество нейтронов