"Химия", Еремин В.В., Кузьменко Н.Е., Дроздов А.А. и др./ Под ред. Лунина В.В.
Ядро атома — его центральная положительно заряженная часть, где сосредоточена почти вся масса атома. Ядро состоит из протонов и нейтронов: число протонов определяет, к какому химическому элементу относится атом, а сумма протонов и нейтронов задаёт массовое число. Зная эти величины, можно найти число нейтронов и отличить изотопы — атомы одного элемента с разным числом нейтронов.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Ядро атома — центральная положительно заряженная часть атома, в которой сосредоточена почти вся его масса. Оно находится в центре атома и состоит из протонов и нейтронов. Знание о ядре помогает понять, откуда берутся заряд и масса атома.
Протон — частица ядра с положительным зарядом. Число протонов определяет заряд ядра и порядковый номер химического элемента, который обозначают Z. Поэтому по числу протонов можно установить, какой это элемент.
Нейтрон — частица ядра без электрического заряда. Он входит в состав ядра и вместе с протонами учитывается при определении его массового числа. Число нейтронов помогает различать атомы одного элемента.
Изотопы — атомы одного химического элемента с одинаковым числом протонов, но разным числом нейтронов. Массовое число A показывает общее число протонов и нейтронов. Изотопы нужны для описания разновидностей атомов одного элемента, отличающихся массой.
Ядро имеет положительный заряд, потому что в нём есть протоны, а каждый протон несёт положительный заряд. Нейтроны не имеют электрического заряда и не прибавляют к заряду ядра ни положительную, ни отрицательную величину. Поэтому общий заряд ядра определяется числом протонов. Чем больше протонов, тем больше положительный заряд ядра.
Состав ядра записывают с помощью двух чисел: порядкового номера Z и массового числа A. Порядковый номер показывает, сколько в ядре протонов, а массовое число — сколько там всего протонов и нейтронов. Например, если Z = 8 и A = 16, то ядро содержит 8 протонов и 16 частиц двух видов вместе. В записи атома эти числа позволяют кратко передать его состав.
Чтобы найти число нейтронов, нужно из общего числа частиц ядра вычесть число протонов. Поэтому используют формулу: число нейтронов = A − Z. Например, при A = 16 и Z = 8 получаем 16 − 8 = 8 нейтронов. Проверить вычисление можно сложением: 8 протонов и 8 нейтронов дают массовое число 16.
Почти вся масса атома сосредоточена в ядре, потому что протоны и нейтроны значительно массивнее электронов. Электроны находятся вне ядра, но их масса настолько мала по сравнению с массой частиц ядра, что в школьных расчётах массового числа их не учитывают. Поэтому при подсчёте A складывают только протоны и нейтроны. Это объясняет, почему свойства ядра так важны для определения массы атома.
Изотопы одного элемента отличаются числом нейтронов, но имеют одинаковое число протонов. Именно число протонов задаёт принадлежность к элементу, поэтому изменение числа нейтронов не превращает атом, например, хлора в другой элемент. Однако из-за разного числа нейтронов у таких атомов различаются массовые числа. Значит, одинаковый Z и разные A — признак изотопов одного элемента.
| Частица | Обозначение | Электрический заряд | Где находится | Роль в составе атома |
|---|---|---|---|---|
| Протон | p⁺ | Положительный | В ядре | Определяет порядковый номер элемента и заряд ядра |
| Нейтрон | n⁰ | Нулевой | В ядре | Вместе с протонами составляет массовое число |
| Электрон | e⁻ | Отрицательный | Вне ядра | Входит в состав атома и компенсирует заряд протонов в нейтральном атоме |
Сначала по таблице проверьте, в какой части атома расположена нужная частица и какой у неё заряд. Для нахождения состава ядра учитывайте только протоны и нейтроны, а электроны не включайте в массовое число. Роль каждой частицы помогает не перепутать заряд ядра с общим зарядом атома.
Задача 1. У ядра атома кислорода порядковый номер 8 и массовое число 16. Определите число протонов и нейтронов. Сначала используем значение Z: оно сразу сообщает количество протонов, а затем найдём недостающую часть массового числа.
Ответ: 8 протонов и 8 нейтронов.
Задача 2. Запишите обозначение ядра атома натрия, если в нём 11 протонов и 12 нейтронов. Для записи нужны порядковый номер и массовое число: число протонов задаёт Z, а число протонов вместе с нейтронами — A. Сначала найдём A сложением, затем поставим обе величины рядом с символом элемента.
Ответ: ²³₁₁Na.
Задача 3. Даны атомы хлора с массовыми числами 35 и 37. Порядковый номер хлора — 17. Найдём число нейтронов для каждого атома и проверим, являются ли они изотопами. Для обоих атомов число протонов одно и то же, поскольку их элемент — хлор.
Ответ: у первого атома 18 нейтронов, у второго — 20; это изотопы хлора.
Массовое число иногда принимают за число нейтронов. Ошибка возникает потому, что нейтроны упоминают при расчёте A, но массовое число включает и протоны. Проверьте себя: A должно равняться сумме протонов и нейтронов.
Порядковый номер могут принять за общее число частиц в ядре. На самом деле Z показывает только число протонов, а общее число частиц задаёт A. Чтобы проверить, вспомните: для нейтронов ещё требуется вычисление A − Z.
При поиске нейтронов иногда складывают A и Z, хотя нужно вычитать. Так бывает, если забыть, что A уже включает протоны, указанные числом Z. Проверьте результат сложением: число протонов плюс найденные нейтроны должно дать A.
Атомы с разным числом протонов могут ошибочно назвать изотопами. Но разное число протонов означает уже разные химические элементы. Для проверки сравните Z: у изотопов он одинаковый, а различаться должно число нейтронов.
Чтобы разбираться в составе ядра, нужно знать общую модель атома: в нём есть ядро и электроны, а химический элемент определяется порядковым номером. Эти знания помогают читать обозначения атомов и находить частицы ядра. Позже представления о протонах, нейтронах и изотопах понадобятся при изучении радиоактивности и ядерных превращений. Тогда можно будет проследить, как изменения в ядре связаны с превращением атомов.
Из каких частиц состоит атомное ядро?
В ядре находятся протоны и нейтроны. Протоны имеют положительный заряд, а нейтроны электрического заряда не имеют.
Почему ядро атома имеет положительный заряд?
Положительный заряд ядру придают протоны. Нейтроны заряда не имеют, поэтому не изменяют общий заряд ядра.
Как узнать число нейтронов в ядре?
Из массового числа A нужно вычесть порядковый номер Z: число нейтронов равно A − Z. Например, если A = 16, а Z = 8, в ядре 8 нейтронов.
Чем массовое число отличается от порядкового номера?
Порядковый номер Z показывает число протонов в ядре. Массовое число A — это общее число протонов и нейтронов.
Почему атомы одного элемента могут иметь разную массу?
У атомов одного элемента одинаковое число протонов, но число нейтронов может различаться. Такие атомы называются изотопами и имеют разные массовые числа.
§ 44. Ядро атома
