Як визначити кількість протонів і нейтронів

Атом будь-якого хімічного елемента складається з атомного ядра і електронів, що звертаються навколо нього. А з чого складається атомне ядро? У 1932 році було встановлено, що атомне ядро складається з протонів і нейтронів.

Вам знадобиться

Інструкція

1. Протон являє собою позитивно заряджену частинку з масою, що перевищує в 1836 разів масу електрону. Електричний заряд протона збігається за модулем з зарядом електрона, а значить, заряд протона дорівнює 1,6 * 10 ^ (-19) Кулон. Ядра різних атомів містять різне число протонів. Наприклад, в ядрі атома водню тільки один протон, а в ядрі атома золота – сімдесят дев ‘ять. Кількість протонів в ядрі збігається з порядковим номером даного елемента в таблиці Д.І. Менделєєва. Тому для того, щоб визначити число протонів в ядрі хімічного елемента, потрібно взяти таблицю Менделєєва, знайти в ній потрібний елемент. Вказане вгорі ціле число є порядковим номером елемента – це число протонів у ядрі. Прімер1. Нехай потрібно визначити число протонів в ядрі атома полонію. Знайдіть у таблиці Менделєєва хімічний елемент полоній, він розташований під номером 84, значить в його ядрі знаходиться 84 протони.

2. Цікаво, що кількість протонів в ядрі збігається з числом електронів, що рухаються навколо ядра. Тобто число електронів в атомі елемента визначається так само, як і число протонів – порядковим номером елемента. Приклад 2. Якщо порядковий номер полонію – 84, то в ньому 84 протони (в ядрі) і стільки ж – 84 електронів.

3. Нейтрон являє собою незаряджену частинку з масою, яка більше маси електрона в 1839 разів. Крім порядкового номера, в періодичній таблиці хімічних елементів для кожної речовини вказано ще одне число, яке, якщо його округлити, показує загальну кількість частинок (протонів і нейтронів) в атомному ядрі. Це число називається масовим числом. Для визначення кількості нейтронів у ядрі потрібно відняти з масового числа кількість протонів. Приклад 3. Кількість протонів в атомі полонію – 84. Його масове число дорівнює 210, отже, для визначення числа нейтронів знайдіть різницю масового числа і порядкового номера: 210 – 84 = 126.

§ 4. Будова атома

Складові частини атома. Уявлення давніх філософів про атом як найдрібнішу однорідну й неподільну частинку речовини не змінювалися протягом століть. Однак у другій половині XIX ст. вчені виявили, що в атомі містяться ще дрібніші частинки.

Із курсу хімії 7 класу вам відомо наступне:

• атом — це найменша електронейтральна частинка речовини, яка складається з позитивно зарядженого ядра і негативно заряджених електронів, що рухаються навколо нього (мал. 10);
• величина заряду ядра і кількість електронів в атомі збігаються з порядковим (атомним) номером елемента;
• ядро в десятки тисяч разів менше за атом;
• майже вся маса атома зосереджена в ядрі.

Мал. 10. Модель атома Гідрогену — елемента № 1

Подальші дослідження будови атома на початку XX ст. показали, що в ядрі містяться частинки двох типів — протони 1 і нейтрони 2 . Їх загальна назва — нуклони 3 .

1 Термін походить від грецького слова prötos — перший, найпростіший.

2 Термін походить від латинського слова neutrum — ні те, ні інше.

3 Термін походить від латинського слова nucleus — ядро.

Протон має такий самий за значенням заряд, як і електрон, але позитивний: +1. Кількість протонів визначає заряд ядра атома і є такою самою, що й кількість електронів. Нейтрон — незаряджена частинка. Протон позначають р + , а нейтрон — n 0 .

Для характеристики частинок, які входять до складу атомів, як і для самих атомів, використовують не абсолютні, а відносні маси. Маси протона і нейтрона приблизно однакові і майже у 2000 разів більші за масу електрона. Значення відносних мас протона і нейтрона дорівнюють одиниці.

Отже, в атомі співіснують частинки трьох типів — із позитивним, негативним зарядами, а також ті, що не мають заряду (схема 1).

Електрони притягуються до ядра атома так званими електростатичними силами, однак не падають на нього, оскільки рухаються з високою швидкістю. Протони й нейтрони утримуються разом у ядрі завдяки дії особливих, «ядерних», сил. Природу цих сил повністю ще не з’ясовано.

Протонне і нуклонне числа. Кількість протонів в атомі називають протонним числом. Його вказують нижнім індексом зліва від символу елемента: ₄Ве.

Складники атома

• Які значення протонних чисел мають елементи Флуор і Натрій?

Зважаючи на будову атома, можна дати таке означення хімічного елемента:

хімічний елемент — вид атомів із певним протонним числом.

Сумарну кількість протонів і нейтронів в атомі називають нуклонним числом. Його позначають літерою А, а значення записують верхнім індексом зліва від символу елемента: 9 Ве.

Кількість нейтронів дорівнює різниці між нуклонним і протонним числами. Цих частинок в атомі Берилію налічується 9 – 4 = 5 (мал. 11).

Мал. 11. Модель атома Берилію

Існує двадцять хімічних елементів, у кожного з яких усі атоми мають однакові нуклонні числа (вони майже збігаються з відносними атомними масами, наведеними в періодичній системі):

Be, F, Na, Al, Р, Sc, Μn, Co, As, Y, Nb, Rh, I, Cs, Pr, Tb, Ho, Tm, Au, Bi.

• Визначте кількість протонів, нейтронів і електронів в атомах Флуору і Натрію.

Будь-який із решти елементів має атоми з різними нуклонними числами. Пояснення цьому ви знайдете в наступному параграфі.

Підсумуємо викладене вище і запишемо відповідні математичні вирази.

• Оскільки атом електронейтральний, він містить однакову кількість протонів і електронів, що дорівнює порядковому номеру елемента:

• Кількість нейтронів у будь-якому атомі становить різницю між нуклонним числом і кількістю протонів (електронів) або порядковим номером елемента:

• Кількість нейтронів в атомах двадцяти елементів, указаних вище, можна обчислити, використавши значення відносних атомних мас:

Для 20 елементів

Атом складається з ядра і електронів. Ядро має позитивний заряд; у ньому містяться протони та нейтрони і зосереджена майже вся маса атома. Кількість протонів та електронів в атомі однакова і збігається з порядковим номером елемента. Кількість нейтронів в атомі дорівнює різниці між нуклонним і протонним числами.

• 21. Які частинки входять до складу атома? Чим вони різняться? Який склад атомного ядра?
• 22. Яких частинок у будь-якому атомі однакова кількість?
• 23. Чи існують елементи, в атомах яких немає: а) протонів; б) нейтронів?
• 24. Заповніть порожні клітинки в таблиці:

порядковий номер (протонне число)

§ 3. Будова атома. Склад атомних ядер. Протонне число. Нуклонне число

Демокрит (жив близько 400 років до н. е.) вважав, що всі речовини складаються з маленьких часточок, як із цеглинок. Він запропонував називати таку часточку атом — «неподільний». Чи відповідає ця назва дійсності?

ТРОХИ ІСТОРІЇ

Першими наявність атомів як елементарних складових речовини припустили ще давньогрецькі філософи. Протягом тисячоліть поняття «атом» значно змінювалося. У XIX столітті вчені виявили, що атом не є неподільним і складається з менших частинок. Зазначимо тільки одну модель атома, запропоновану Ернестом Резерфордом 1911 року. Він виділив у атомі ядро, яке займає досить незначну частину, й електрони, що, як він уважав, обертаються навколо ядра. Таку модель називають ядерною моделлю будови атома.

Е. Резерфорд порівняв атом із Сонячною системою, де роль Сонця відігравало ядро атома, а електрони — планети. Тому його модель називають іще планетарною.

Потім датський учений Нільс Бор у своїх дослідженнях показав, що для опису атома закони класичної механіки не підходять. Він істотно доповнив теорію будови атома Е. Резерфорда й запропонував сучасну квантово-механічну модель будови атома.

ІЗ ЧОГО СКЛАДАЄТЬСЯ АТОМ?

• Атом — електронейтральна частинка, яка складається з позитивно зарядженого ядра й негативно заряджених електронів, розташованих навколо ядра.

Атом — дуже маленька частинка речовини. Розміри атома — близько 10 -10 м.

В атомі виділяють ядро й електрони, які розташовані навколо ядра. Електрони позначають e – . Ядро складається з протонів — їх позначають літерою р і нейтронів — n.

Частинки, з яких складається атом, мають певні характеристики. Вони зазначені в таблиці 2.

Характеристика частинок, які входять до складу атома

Заряд (умовний)