Атом можно представить как конструктор «Лего», который можно собрать из более простых “элементарных” частиц. У каждого атома число “деталек” может быть различным. Об этом и о других особенностях строения атома поговорим в статье.
Великие ученые и философы древности упорно бились над вопросом, из чего же состоят вещества, которые их окружают. Впервые идею о том, что все тела живой и неживой природы состоят из мельчайших частиц — атомов — высказал древнегреческий ученый Демокрит целых 2500 лет назад!
Что же из себя представляет атом?
Атом — это мельчайшая химически неделимая частица вещества.
Атомы могут соединяться друг с другом с помощью химических связей в различной последовательности, образуя более сложные частицы — молекулы. Можно провести аналогию:
- атом — отдельный человек,
- молекулы — группы людей, объединенные общим признаком (семья, одноклассники, коллеги, любители кошек, любители собак).
Молекула — это мельчайшие частицы, которые состоят из атомов. Они являются химически делимыми.
Долгое время считалось, что атом нельзя разделить далее на составляющие. Но с развитием науки учёные-физики выяснили, что атом состоит из более мелких, или элементарных частиц — протонов (p), нейтронов (n) и электронов (ē).
В центре атома располагается ядро, которое состоит из протонов и нейтронов (их общее название нуклоны), а вокруг ядра вращаются электроны.
| Чем атом похож на Солнечную систему? Можно представить атом как Солнечную систему, где вокруг ядра (Солнца) по орбитам вращаются электроны (планеты). Это так называемая планетарная модель атома. В реальности атом намного сложнее, но для запоминания нам удобнее пользоваться этими представлениями. |
Тогда более точно определение атома будет звучать так:
Атом — электронейтральная химически неделимая частица, которая состоит из положительно заряженного ядра и вращающихся вокруг него отрицательно заряженных электронов.
Каждая из элементарных частиц в атоме имеет свой заряд и массу:
Характеристика элементарных частиц
Из таблички видно, что вся масса атома сосредоточена в протонах и нейтронах, то есть в ядре. При этом само ядро положительно заряжено, а вокруг ядра вращаются отрицательно заряженные электроны.
В разновидностях одного и того же химического элемента может быть различное число элементарных частиц. Давай рассмотрим это на примере атома водорода.
§4 Строение атома, как узнать количество протонов, электронов и нейтронов и отличать элементы
Первый случай: ядро атома водорода состоит из одного протона (масса ядра = 1 а.е.м.). Такой атом называется протием, именно он указан в периодической системе Д.И. Менделеева.
Добавим к этому ядру один нейтрон, тогда масса ядра будет равна 2 а.е.м.. Мы получили вторую разновидность атома водорода — дейтерий.
Если добавить второй нейтрон к такому ядру, то мы получим тритий. Так вот, разновидности одного и того же химического элемента, которые различаются числом нейтронов в ядре, называются изотопами.
Химические элементы
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.
- 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:
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.
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.
Блиц-опрос по теме Химические элементы
Как найти электроны
Электроны находятся в электронной оболочке вокруг ядра атома и имеют отрицательный заряд. В незаряженном атоме их число также равно порядковому номеру элемента в таблице Менделеева, то есть совпадает с числом протонов.
Например, чтобы найти количество электронов в атоме магния, достаточно посмотреть его порядковый номер – 12. Значит в атоме магния 12 электронов.
Таким образом, число электронов в нейтральном атоме всегда равно числу протонов и его можно найти по порядковому номеру элемента в таблице Менделеева.
Как найти нейтроны
Нейтроны также находятся в ядре атома, но не имеют заряда. Их число можно найти, если определить количество протонов нейтронов и электронов в атоме, используя следующую формулу:
Число нейтронов = атомная масса — число протонов
Атомная масса указана для каждого элемента в таблице Менделеева. Например, для железа:
- Атомная масса железа: 55,8
- Число протонов (порядковый номер железа): 26
- Число нейтронов = 55,8 – 26 = 29,8 ≈ 30
По этой же формуле можно определить количество протонов в изотопах, подставляя вместо атомной массы значение массового числа изотопа.
Состав атомного ядра. Число протонов
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 ( е _ ), которые образуют электронную оболочку атома.
Рис. (1). Строение атома
Протоны и нейтроны имеют одинаковую массу. Масса электрона составляет 1 1840 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).
Как определить количество нейтронов электронов и протонов в химическом элементе при помощи таблицы Менделеева?
Химические элементы состоят из: свободно вращающихся электронов; протонов и нейтронов, входящих в состав ядра.
Очень часто мои знакомые спрашивают меня, как посчитать те или иные части химических элементов. Эта инструкция о том, как определить количество нейтронов, электронов и протонов в химическом элементе. Это может пригодиться вам в школе, начиная с 7-8 класса. Так же задания данного типа очень часто встречаются на экзаменах по физике и химии.
Возьмем любой элемент из таблицы Менделеева и рассмотрим его. Я возьму литий (Li). Обратите внимание на порядковый номер и атомную массу данного химического элемента. Обычно порядковый номер пишут вверху, а атомную массу элемента внизу под ним.
Далее смотрим на порядковый номер данного элемента (в нашем случае лития) в таблице Д. И. Менделеева. Он равен трём. Число протонов равно числу электронов и равно порядковому номеру данного элемента, а это значит у Лития 3 протона и 3 электрона.
Затем смотрим на атомную массу- она (в случае с Литием) равна 6.941. Округляем с точностью до целых, получается 7. Так как число нейтронов равно разности атомной массы элемента и порядкового номера, то 7-3=4. 4 нейтрона. Итого у Лития: три протона, три электрона и четыре нейтрона. Всё очень просто, главное- чаще практиковаться и вы сумеете находить количество нейтронов, электронов и протонов в уме.
Как определить количество нейтронов электронов и протонов в химическом элементе при помощи таблицы Менделеева?
Химические элементы состоят из: свободно вращающихся электронов; протонов и нейтронов, входящих в состав ядра.
Очень часто мои знакомые спрашивают меня, как посчитать те или иные части химических элементов. Эта инструкция о том, как определить количество нейтронов, электронов и протонов в химическом элементе. Это может пригодиться вам в школе, начиная с 7-8 класса. Так же задания данного типа очень часто встречаются на экзаменах по физике и химии.
Возьмем любой элемент из таблицы Менделеева и рассмотрим его. Я возьму литий (Li). Обратите внимание на порядковый номер и атомную массу данного химического элемента. Обычно порядковый номер пишут вверху, а атомную массу элемента внизу под ним.
Далее смотрим на порядковый номер данного элемента (в нашем случае лития) в таблице Д. И. Менделеева. Он равен трём. Число протонов равно числу электронов и равно порядковому номеру данного элемента, а это значит у Лития 3 протона и 3 электрона.
Затем смотрим на атомную массу- она (в случае с Литием) равна 6.941. Округляем с точностью до целых, получается 7. Так как число нейтронов равно разности атомной массы элемента и порядкового номера, то 7-3=4. 4 нейтрона. Итого у Лития: три протона, три электрона и четыре нейтрона. Всё очень просто, главное- чаще практиковаться и вы сумеете находить количество нейтронов, электронов и протонов в уме.
Как определить протон, нейтрон, электрон
Атом – это мельчайшая частица, которую разделить на составные части химическим путем невозможно. Атом состоит из положительно заряженного ядра за счет протонов (р) с зарядом + и нейтральных частиц нейтронов (n). Вокруг него вращаются электроны (ē), имеющие отрицательный заряд.
Статьи по теме:
- Как определить протон, нейтрон, электрон
- Как определить заряд атома
- Какие частицы входят в состав атома
Вам понадобится
- Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева.
Инструкция
Благодаря умению правильно вычислять количество протонов, нейтронов или электронов, можно определить валентность химического элемента, а также составить электронную формулу. Для этого потребуется только периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева, которая является обязательным справочным материалом.
Таблица Д.И. Менделеева разделена на группы (располагаются вертикально), которых всего восемь, а также на периоды, расположенные горизонтально. Каждый химический элемент имеет свой порядковый номер и относительную атомную массу, что указано в каждой клетке периодической таблицы. Количество протонов (р) и электронов (ē) численно совпадает с порядковым номером элемента. Для определения числа нейтронов (n) необходимо из относительной атомной массы (Ar) вычесть номер химического элемента.
Пример № 1. Вычислите количество протонов, электронов и нейтронов атома химического элемента № 7.Химический элемент № 7 – это азот (N). Сначала определите количество протонов (р). Если порядковый номер 7, значит, будет 7 протонов. Учитывая, что это число совпадает с количеством отрицательно заряженных частиц, электронов (ē) тоже будет 7. Для определения числа нейтронов (n) из относительной атомной массы (Ar (N) = 14) вычтите порядковый номер азота (№ 7). Следовательно, 14 – 7 = 7. В общем виде вся информация выглядит таким образом:р = +7;ē = -7;n = 14-7 = 7.
Пример № 2. Вычислите количество протонов, электронов и нейтронов атома химического элемента № 20.Химический элемент № 20 – это кальций (Са). Сначала определите количество протонов (р). Если порядковый номер 20, следовательно, будет 20 протонов. Зная, что это число совпадает с количеством отрицательно заряженных частиц, значит электронов (ē) тоже будет 20. Для определения числа нейтронов (n) из относительной атомной массы (Ar (Са) = 40) вычтите порядковый номер кальция (№ 20). Следовательно, 40 – 20 = 20. В общем виде вся информация выглядит таким образом:р = +20;ē = -20;n = 40-20 = 20.
Пример № 3. Вычислите количество протонов, электронов и нейтронов атома химического элемента № 33.Химический элемент № 33 – это мышьяк (As). Сначала определите количество протонов (р). Если порядковый номер 33, значит, будет 33 протона. Учитывая, что это число совпадает с количеством отрицательно заряженных частиц, электронов (ē) тоже будет 33. Для определения числа нейтронов (n) из относительной атомной массы (Ar (As) = 75) вычтите порядковый номер азота (№ 33). Следовательно, 75 – 33 = 42. В общем виде вся информация выглядит таким образом:р = +33;ē = -33;n = 75 -33 = 42.
