Какие элементарные частицы составляют ядро и электронную оболочку атома

✓ В переводе с греческого «атом» означает «неделимый». Соответствует ли это действительности?

Да, это соответствует действительности. Атом — это наименьшая электронейтральная частица химического элемента, состоящая из ядра и электронной оболочки.

Проверьте свои знания

1. Какие элементарные частицы составляют ядро атома? Как определить заряд ядра атома, количество протонов в ядре, количество нейтронов, массовое число элемента?

Ядро атома образовано элементарными частицами двух видов: протонами и нейтронами.
Заряд ядра атома численно равен количеству протонов.
Число протонов в ядре равно числу электронов в электронной оболочке.
Количество нейтронов можно рассчитать по формуле: массовое число − количество протонов.
Масса ядра атома численно равна сумме протонов и нейтронов. Эту величину называют массовым числом атома.

2. Сравните между собой элементарные частицы, т. е. найдите общее и различия между протоном и нейтроном, протоном и электроном.

Сравним между собой элементарные частицы.
Протон:
1) Масса: 1,67 * $10^$ кг.
2) Заряд: +1.
3) Число протонов в атоме соответствует порядковому номеру элемента в периодической системе Д. И. Менделеева
Нейтрон:
1) Масса: 1,67 * $10^$ кг.
2) Заряд: 0.
3) Число нейтронов в атоме находят по формуле N = A – Z, где A − это массовое число, Z − количество протонов.
Электрон:
1) Масса: 9,11 * $10^$ кг.
2) Заряд: −1.
3) Число электронов в атоме соответствует порядковому номеру элемента в периодической системе Д. И. Менделеева.

3. Что называют изотопами? Запишите обозначения изотопов водорода, хлора и калия.

Атомы одного химического элемента, содержащие различное число нейтронов в ядре и, следовательно, имеющие различные массовые числа, называются изотопами.
$^_$Cl, $^_$Cl − обозначение изотопов хлора.
$^_$H, $^_$H, $^_ $H − обозначение изотопов водорода.
$^_ $K, $^_$K − обозначение изотопов калия.

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.

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.

СТРОЕНИЕ АТОМА ХИМИЯ 8 класс // Подготовка к ЕГЭ по Химии — INTENSIV

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.

Как определить количество элементарных частиц

Сейчас мы научимся определять количество протонов, нейтронов и электронов в атоме любого химического элемента. В этом нам поможет периодическая система Д.И. Менделеева.

Давай рассмотрим ячейку в периодической системе с углеродом:

В верхней части ячейки располагается порядковый номер элемента (это целое число), под ним располагается относительная атомная масса. Она является нецелым числом, поэтому её легко определять. Относительная атомная масса, округленная до целого числа, называется массовым числом.

Эти характеристики связаны с количеством элементарных частиц в атоме следующим образом:

(№ элемента = p = Z = ē)

Число нейтронов = массовое число – порядковый номер

Давай рассмотрим основные определения и положения, связанные с характеристикой элемента и числовыми операциями:

  • Орбиты, на которых располагаются электроны, называются электронными слоями (или энергетическими уровнями). Нумерация слоев начинается с ближайшего к ядру электронного слоя.
  • На каждом электронном слое может находиться не более 2N2 электронов (где N — номер слоя).
  • Число занятых электронами слоев в атоме элемента совпадает с номером периода, в котором он находится.
  • Последний энергетический уровень называют внешним (максимальное число ē на внешнем уровне = 8). Обычно на нем находятся валентные электроны, то есть электроны на внешней (валентной) оболочке атома.
  • Число валентных электронов, как правило, совпадает с номером группы, в котором находится элемент.

На примере атома углерода определим количество элементарных частиц в его атоме.

Порядковый номер углерода равен 6, значит, заряд его атома + 6, число протонов и число электронов совпадает и тоже равно 6.

Относительная атомная масса равна 12,01, а число нейтронов равно 12 – 6 = 6.

Углерод находится во втором периоде, IV группе. Это показывает нам, что занято лишь 2 электронных слоя, при этом на внешнем электронном уровне располагаются 4 электрона.

“Грустный” и “веселый” атом

При заполнении электронами ячеек мы описываем так называемое основное состояние. Это такое состояние атома, при котором энергия системы минимальна. Его состояние можно определить как “веселое”: в атоме всё спокойно и в порядке.

Но может быть и другая ситуация, когда на электроны оказывается какое-то воздействие. Тогда происходит процесс, похожий на развод пары в человеческом мире. В результате воздействия те электроны, которые находились на орбитали вдвоем и были спаренными, могут друг с другом “поссориться” и “разъехаться” по разным орбиталям.

Тогда атом можно определить как “грустный”: электроны ссорятся, атома грустит. В химии это состояние и называется возбужденным. Такой “развод” возможен только в пределах одного энергетического уровня.

Атомные подуровни заполняются электронами в порядке увеличения их энергии. Этот порядок выглядит следующим образом:

1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s → …

Основные понятия

В физике, атом – это наименьшая единица вещества, которая сохраняет его химические свойства. Атомы состоят из трех основных частиц: протонов, нейтронов и электронов.

Протоны – это положительно заряженные частицы, которые находятся в ядре атома. Они имеют массу, равную примерно 1 атомной единице массы (аму) и единичный положительный заряд.

Нейтроны – это нейтральные частицы, которые также находятся в ядре атома. Они имеют массу, также равную примерно 1 аму, но не имеют заряда.

Электроны – это отрицательно заряженные частицы, которые движутся вокруг ядра атома. Они имеют очень маленькую массу, примерно 1/1836 аму, и единичный отрицательный заряд.

Все атомы имеют равное количество протонов и электронов, что делает их электрически нейтральными. Нейтроны могут быть различными в разных атомах, что приводит к образованию изотопов.

Основные понятия, связанные с атомами, включают атомный номер, массовое число, заряд атома, атомный радиус и электронную конфигурацию.

Строение атома

Атом – это наименьшая единица вещества, которая сохраняет его химические свойства. Атомы состоят из трех основных частиц: протонов, нейтронов и электронов.

Ядро атома

Ядро атома находится в его центре и состоит из протонов и нейтронов. Протоны имеют положительный заряд, а нейтроны не имеют заряда. Протоны и нейтроны обладают массой, примерно равной 1 атомной единице массы (аму).

Протоны и нейтроны сильно связаны в ядре атома с помощью сильных ядерных сил. Сильные ядерные силы преодолевают отталкивание положительно заряженных протонов и позволяют ядру оставаться стабильным.

Электроны

Электроны – это отрицательно заряженные частицы, которые движутся вокруг ядра атома. Они имеют очень маленькую массу, примерно 1/1836 аму, и единичный отрицательный заряд.

Электроны находятся на разных энергетических уровнях вокруг ядра атома. Ближайший к ядру уровень имеет меньшую энергию, а более удаленные уровни имеют большую энергию.

Количество электронов в атоме равно количеству протонов, что делает атом электрически нейтральным. Электроны находятся в различных электронных оболочках, которые определяют их распределение по энергетическим уровням.

Электроны могут переходить с одного энергетического уровня на другой, поглощая или испуская энергию в виде фотонов света или других форм электромагнитного излучения.

Строение атома

Уже древнегреческие ученые догадывались о существовании мельчайших химически частиц, из которых состоит любой предмет и организм. И если в XVII-XVIII вв. химики были уверены, что атом неделимая элементарная частица, то на рубеже XIX-XX вв., опытным путем удалось доказать, что атом не является неделимым.

Атом, будучи микроскопической частицей вещества, состоит из ядра и электронов. Ядро в 10000 раз меньше атома, однако практически вся его масса сосредоточена именно в ядре. Главной характеристикой атомного ядра, является то, что он имеет положительный заряд и состоит из протонов и нейтронов. Протоны заряжены положительно, а нейтроны не имеют заряда (они нейтральны).

Связаны они друг с другом с помощью сильного ядерного взаимодействия. Масса протона примерно равна массе нейтрона, но при этом в 1840 раз больше массы электрона. Протоны и нейтроны имеют в химии общее название – нуклоны. Сам атом является электронейтральным.

Атом любого элемента можно обозначить электронной формулой и электронно графической формулой:

Единственным химическим элементом из периодической системы, в ядре которого не содержатся нейтроны, является легкий водород (протий).

Электрон является отрицательно заряженной частицей. Электронная оболочка состоит из движущихся вокруг ядра электронов. Электроны имеют свойства притягиваться к ядру, а между друг друг на них оказывает влияние кулоновское взаимодействие. Чтобы преодолеть притяжения ядра, электроны должны получать энергию от внешнего источника. Чем дальше электрон находится от ядра, тем меньше энергии для этого необходимо.

Модели атомов

На протяжении долго времени ученые стремились познать природу атома. На раннем этапе большой вклад внес древнегреческий философ Демокрит. Хотя сейчас его теория и кажется нам банальной и слишком простой, в тот период, когда представления об элементарных частицах только начинало зарождаться, его теория о кусочках материи воспринималась совершенно серьезно. Демокрит считал, что свойства любого вещества зависят от формы, массы и других характеристик атомов. Так, например, у огня, полагал он, острые атомы – поэтому огонь обжигает; у воды атомы гладкие, поэтому она способна течь; у твердых предметов, по его представлению, атомы были шереховатые.

Демокрит считал, что из атомов состоит абсолютно все, даже душа человека.

В 1904 году Дж. Дж. Томсон предложил свою модель атома. Основные положения теории сводились к тому, что атом представлялся положительно заряженным телом, внутри которого находились электроны с отрицательным зарядом. Позже эта теория была опровергнута Э. Резерфордом.

Модель атома Томсона

Также в 1904 году японским физиком Х. Нагаока была предложена ранняя планетарная модель атома по аналогии с планетой Сатурн. Электроны по этой теории объединены в кольца и вращаются вокруг положительно заряженного ядра. Эта теория оказалась ошибочной.

В 1911 году Э. Резерфорд, проделав ряд опытов, сделал выводы, что атом по своему строению похож на планетную систему. Ведь электроны, словно планеты, движутся по орбитам вокруг тяжелого положительно заряженного ядра. Однако это описание противоречило классической электродинамике. Тогда датский физик Нильс Бор в 1913 году ввел постулаты, суть которых заключалась в том, что электрон, находясь в некоторых специальных состояниях, не излучает энергию. Таким образом, постулаты бора показали, что для атомов классическая механика неприменима. Планетарная модель, описанная Резерфордом и дополненная Бором, получила название – планетарная модель Бора-Резерфорда.

Планетарная модель Бора-Резерфорда

Дальнейшее изучение атома привело к созданию такого раздела, как квантовая механика, с помощью которого объяснялись многие научные факты. Современные представления об атоме развились из планетарной модели Бора-Резерфорда.

Главные правила образования оболочки электронов в атоме

15

Источник

Давайте дадим волю фантазии, допустим, к нашему семиэтажному дому подошёл Бор, не лес как вы могли подумать, а элемент. Смотрим в шпаргалку, как вы уже догадались, это будет периодическая таблица, и ищем там его расположение. Бор занимает ячейку под номером 5. Эта ячейка находится во втором периоде, третьей группе. Значит, число электронов в атоме 5, они размещаются на I и II этажах. Первый уровень будут занимать 2 электрона. Значит на второй этаж (внешний уровень) переходят оставшиеся 3. Два будут занимать s-подуровень, один будет размещаться на р-подуровне. Строение оболочки атома В (бор).

16

Составим электронную и графическую схему элемента на примере Si и V с помощью алгоритма.

17

Обратите внимание, чтобы составить электронную формулу элемента, достаточно знать его расположение в ПСХЭ. Итак, начинаем по порядку.

  1. Кремний, находится под № 14, символ Si.Ar (Si) = 28
  2. Заряд ядра +14. e = 14, р = 14, n = 28 – 14 = 14
  3. III период, IV (А)группа.
  4. Энергетических уровней 3. Не забываем, что следуя правилу Гунда, электроны занимают, ячейку по одному на внешнем p-подуровне
  5. Исходя с этого всего, электронная оболочка атома записывается в виде формулы

18

  1. Ванадий, № 23, символ V.
  2. Заряд ядра +23. Электронов 23.
  3. IV период, V(Б) группе.
  4. Энергетических уровней 4. IV открывает большие периоды, которые имеют свою особенность заполнения. Применив принцип Клечковского, мы увидим, что изначально заполняется 4s-подуровень, а только тогда 3d-подуровень.
  5. Исходя с этого всего, схема строения электронной оболочки атома запишется в следующем виде.

19

Существует основное состояние электрона в атоме и возбуждённое, которое возникает, если к атому применить некоторую определённую энергию. Электроны во внешнем электронном слое атома имеют способность перемещаться, занимая место на свободной орбитали, образуя при этом возбуждённое состояние.

20

Обратите внимание, число неспаренных электронов отвечает валентности элементов: Li (I), Be (II), B (III), C (II и IV).

Периодичность свойств элементов. Электроотрицательность

С развитием учения о строении атома, периодический закон занимает ещё больше значимое место в естествознании. Уже неоднократно говорилось, что ПСХЭ является уникальной подсказкой. Достаточно знать расположение и строение электронных оболочек атомов элементов, и возникает возможность судить о том, какими характеристиками он будет обладать. В настоящее время периодический закон имеет формулировку, данную Менделеевым, с небольшим уточнением.

21

За то, какими свойствами будет наделён элемент, отвечают электроны, которые размещены на внешнем энергетическом уровне. Их ещё называют валентные электроны атома, именно они отвечают за периодическое изменение свойств элементов.

С увеличением массы атома в пределах периода, количество электронов также возрастает, пока не заполнятся все вакантные ячейки уровня.

В ходе химической реакции происходит «движение» электронов. Т.е. одни элементы будут отдавать их, а вторые принимать.

Электроотрицательность — это способность атома «оттягивать» на себя электронную плотность других атомов

При образовании химических связей, каждый атом стремится «к совершенству», т.е. завершить энергетический уровень. Такой уровень имеют благородные газы ns 2 np 6 . А остальным чтобы получить данную конфигурацию необходимо отдать, либо принять электроны.

Рассмотрим на примере, образования вещества NaCl.

22

Отдав свой один электрон с внешнего 3s-уровня, атом Натрия образует ион Na + , по своей электронной конфигурации аналогичный Неону. Хлор принимая электрон, образует ион Cl − – принимая электронную конфигурацию Аргона.

Обобщая данный пример, сделаем вывод, элементы, которые содержат малое количество электронов на внешнем уровне (1 – 3) будут только отдавать электроны – и они будут относиться к металлам. Неметаллы характеризуются способностью принимать электроны.

23

Из определения сделаем вывод, что наибольшую электроотрицательность имеет Фтор (F), нет ни одного элемента, кому бы он смог отдать свой электрон, а будет только забирать. Минимальную ЭО будет иметь Франций (Fr).

Ещё одна важная причина изменения свойств элементов, которая изменяется периодически, это радиус атома. Если ЭО характеризует неметаллы, то по радиусу судят о металлических свойствах. Металлы легко отдают электроны, чем дальше они находятся от ядра, тем легче «отрываются». Радиус атома с увеличением заряда ядра в периоде уменьшается, так как ядро начинает сильнее притягивать электроны.

Модели атомов

На протяжении долго времени ученые стремились познать природу атома. На раннем этапе большой вклад внес древнегреческий философ Демокрит. Хотя сейчас его теория и кажется нам банальной и слишком простой, в тот период, когда представления об элементарных частицах только начинало зарождаться, его теория о кусочках материи воспринималась совершенно серьезно. Демокрит считал, что свойства любого вещества зависят от формы, массы и других характеристик атомов. Так, например, у огня, полагал он, острые атомы – поэтому огонь обжигает; у воды атомы гладкие, поэтому она способна течь; у твердых предметов, по его представлению, атомы были шереховатые.

Демокрит считал, что из атомов состоит абсолютно все, даже душа человека.

В 1904 году Дж. Дж. Томсон предложил свою модель атома. Основные положения теории сводились к тому, что атом представлялся положительно заряженным телом, внутри которого находились электроны с отрицательным зарядом. Позже эта теория была опровергнута Э. Резерфордом.

Модель атома Томсона

Также в 1904 году японским физиком Х. Нагаока была предложена ранняя планетарная модель атома по аналогии с планетой Сатурн. Электроны по этой теории объединены в кольца и вращаются вокруг положительно заряженного ядра. Эта теория оказалась ошибочной.

В 1911 году Э. Резерфорд, проделав ряд опытов, сделал выводы, что атом по своему строению похож на планетную систему. Ведь электроны, словно планеты, движутся по орбитам вокруг тяжелого положительно заряженного ядра. Однако это описание противоречило классической электродинамике. Тогда датский физик Нильс Бор в 1913 году ввел постулаты, суть которых заключалась в том, что электрон, находясь в некоторых специальных состояниях, не излучает энергию. Таким образом, постулаты бора показали, что для атомов классическая механика неприменима. Планетарная модель, описанная Резерфордом и дополненная Бором, получила название – планетарная модель Бора-Резерфорда.

Планетарная модель Бора-Резерфорда

Дальнейшее изучение атома привело к созданию такого раздела, как квантовая механика, с помощью которого объяснялись многие научные факты. Современные представления об атоме развились из планетарной модели Бора-Резерфорда.

Какие элементарные частицы составляют ядро и электронную оболочку атома

8(800) 333 58 91

[[pictureof]]

Меня зовут Быстрицкая Вера Васильевна.

Вам нужны консультации по Химии по Skype?
Если да, подайте заявку. Стоимость договорная.
Чтобы закрыть это окно, нажмите «Нет».

Укажите реальные данные, иначе мы не сможем с вами связаться! Отправляя форму, Вы принимаете Условия использования и даёте Согласие на обработку персональных данных

Отправить заявку

Подготовка к Единому Государственному экзамену по химии 2021 г.

Дорогие друзья! Если Вы готовитесь к ЕГЭ по химии, то можете воспользоваться этим курсом. Курс является бесплатным и предназначен для самообучения.

Курс состоит из разделов, каждый из которых соответствует вопросам ЕГЭ. Названия разделов Вы можете увидеть в левом, навигационном меню. В каждом разделе есть соответствующие тренировочные онлайн-тесты для закрепления знаний.

Прежде чем приступить к изучению курса, предлагаю пройти вводное тестирование.

Если Вам потребуются консультации по вопросам, вызывающим наибольшие затруднения, то Вы всегда можете обратиться ко мне за помощью.

С уважением, преподаватель высшей квалификационной категории, почетный работник среднего профессионального образования Российской Федерации, Вера Васильевна Быстрицкая.

Демо — 2017 Пройди тест — проверь свои знания

Раздел пока пуст

Источник:

  • https://gdzotvet.ru/8klass/himiya/410-gdz-otvety-uchebnik-khimiya-8-klass-gabrielyan-ostroumov-sladkov?start=30
  • https://umschool.net/library/himiya/stroenie-atoma-i-elektronnye-konfiguraczii-1-0/
  • https://nauchniestati.ru/spravka/stroenie-atoma/
  • https://obrazovaka.ru/himiya/stroenie-atoma-kratko-8-klass.html
  • https://100urokov.ru/predmety/urok-5-stroenie-atoma
  • https://obrazovaka.ru/himiya/stroenie-atoma-kratko-8-klass.html
  • TutShema