Строение атома (ядро и электронная оболочка)

 

Строение атома (ядро и электронная оболочка). Состав атомных ядер (протоны и нейтроны). Протонное число. Нуклонного число

После открытия периодического закона долгое время оставалось неясным, почему свойства элементов находятся в периодической зависимости от их относительной атомной массы. Была непонятна сама причина периодичности. Необходимо было выяснить физический смысл периодического закона. Это стало возможным после установления строения атома. Долгое время в науке господствовало представление о том, что атомы являются неразделенными частицами. Однако в конце девятнадцатого века были зафиксированы факты, свидетельствующие о сложное строение атома. Особую роль сыграло викриття радиоактивности (самотеком распада атомов некоторых элементов).

В 1896 году французский физик А. Беккерель определил, что материалы, содержащие уран засвитлюють в темноте фотопластинку, ионизируют газы, вызывают свечение веществ, которые способны флюоресциюваты. Потом выяснилось, что эту способность имеет не только уран. Польской химик Склодовская-Кюри вместе с франзузьким физиком П. Кюри открыли два новых радиоактивных элемента: полоний и радуйся. Впоследствии английский физик Э. Резерфорд обнаружил, что радиоактивное излучение неоднородно и под воздействием электрического поля разделяется на α-, β-и γ-лучи. α-частицами являются ядра атомов гелия, β-частицы являются электронами, а γ-частицы - электромагнитными волнами. Изучение радиоактивности подтвердило сложность строения атома.

В 1911 году Э. Резерфорд при проведении опытов с α-частицами выяснил, что помимо электронов, каждый атом содержит другую частицу, называемую ядром атома. Он предложил ядерную (планетарную) модель атома, согласно которой атом состоит из положительно заряженного ядра, очень малого по размерам, в котором сосредоточена почти вся его масса. Вокруг ядра вращаются электроны, как планеты вокруг солнца.

Экспериментальные факты подтвердили сложность строения атома и показали, что атом состоит из отрицательно заряженных частиц - электронов и положительно заряженного ядра. В 1932 году российские физики Д. Д. Иваненко и Е. М. Гапон и независимо от них немецкий физик Гейзенберг предложили протонно-нейтронную строении атома. Согласно этой теории атомное ядро состоит из протонов и нейтронов. Эти частицы имеют общее название - нуклоны. Протоны, нейтроны, так же как и электроны, относятся к элементарным частицам. Протон p-это частица с относительной массой примерно равной единице и относительным зарядом +1. Нейтрон n-это электронейтральна частица с относительной массой примерно равной единице.

Многочисленные экспериментальные исследования показали, что заряд ядра атома в относительных единицах равно порядковому номеру элемента в периодической системе. Это физическим содержанием порякового номера. Число протонов в ядре Z определяет положительный заряд ядра, равно порядковому номеру элемента. Поэтому порядковый номер элемента называется его протонным числом. Относительная масса ядра состоит из массы протонов, которая также равна Z, и массы нейтронов, в относительных единицах равно числу нейтронов N. Поскольку практически вся масса атома сосредоточена в ядре (масса протона практически равна массе нейтрона и в 1836 раз превышает массу электрона), можно считать, что относительная атомная масса равна сумме масс протонов и нейтронов: Ar = Z + N

Поскольку протоны и нейтроны имеют общее название - нуклоны, относительная атомная масса определяется общим числом протонов и нейтронов и называется нуклонных числом. Нуклонного число (относительная атомная масса) и протонное число (порядковый номер) обозначаются соответственно верхним и нижним индексами слева от символа элемента. Например, из записи, определяем, что протонное число кислорода равна восьми, а нуклонного - шестнадцати.

Выясним, как, пользуясь положением химического элемента в периодической системе, можно определить число элементарных частиц (электронов, протонов и нейтронов) в атоме. Найдем в периодической системе химических элементов Алюминий. Из записи в клетке определяем, что порядковый номер алюминия равен 13, а относительная атомная масса 27. Так, заряд ядра атома алюминия равен +13. Ядро атома алюминия содержит 13 протонов и 14 (27 - 13 = 14) нейтронов. Пространство вокруг ядра заполняют 13 электронов.


Лекция добавлена 27.02.2014 в 16:50:26