"Химия (изд. "ДРОФА")", Габриелян О.С, Сивоглазов В.И. и др.
Атом — мельчайшая электронейтральная частица химического элемента, состоящая из ядра и электронов. В ядре находятся протоны и нейтроны, а вокруг него движутся электроны. Порядковый номер элемента показывает число протонов и помогает определить число электронов в нейтральном атоме. Если известны массовое число и число протонов, можно найти число нейтронов. Эти сведения позволяют сравнивать атомы и объясняют, чем различаются изотопы одного элемента.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Атом — электронейтральная частица, состоящая из ядра и электронов. Электронейтральность означает, что суммарный заряд атома равен нулю. Это понятие помогает описывать наименьшую частицу элемента, сохраняющую его химические свойства.
Протон — частица с положительным электрическим зарядом, находящаяся в ядре атома. Число протонов связано с порядковым номером элемента. Поэтому по этой частице определяют, к какому элементу относится атом.
Нейтрон — частица без электрического заряда, которая находится в ядре вместе с протонами. Хотя нейтрон не влияет на заряд ядра, его учитывают при определении массы атома. Число нейтронов помогает различать изотопы одного элемента.
Электрон — частица с отрицательным электрическим зарядом, движущаяся вокруг ядра. Электроны занимают пространство вокруг ядра и участвуют в образовании связей между атомами. Их число в нейтральном атоме уравновешивает положительный заряд протонов.
В центре атома находится очень маленькое ядро, а вокруг него — область, в которой движутся электроны. Почти вся масса атома сосредоточена в ядре: протоны и нейтроны значительно тяжелее электронов. Поэтому ядро содержит практически всю массу, хотя занимает лишь небольшую часть пространства атома. Электроны же определяют размер области вокруг ядра.
Протоны имеют положительный заряд, а электроны — отрицательный. Заряды одной протон-электронной пары взаимно компенсируются, потому что равны по величине и противоположны по знаку. Если протонов и электронов поровну, общий заряд атома равен нулю. Так объясняется, почему атом называют электронейтральным.
Порядковый номер элемента в периодической таблице равен числу протонов в ядре. Каждый протон добавляет ядру положительный заряд, поэтому число протонов определяет и величину заряда ядра. У нейтрального атома столько же электронов, сколько протонов, и потому по порядковому номеру можно узнать число электронов такого атома. Если число электронов изменится, нейтральным атом уже не будет.
Массовое число показывает общее количество протонов и нейтронов в ядре. Чтобы узнать число нейтронов, из массового числа вычитают число протонов: число нейтронов = массовое число − число протонов. Вычитать нужно потому, что протоны уже входят в общее число частиц ядра. Например, при массовом числе 23 и 11 протонах в ядре находится 23 − 11 = 12 нейтронов.
Изотопы — атомы одного элемента с одинаковым числом протонов, но разным числом нейтронов. Поскольку число протонов у них одно и то же, их порядковый номер и заряд ядра совпадают. Различие числа нейтронов меняет массовое число атома. Поэтому изотопы принадлежат одному элементу, но не являются полностью одинаковыми атомами.
| Частица | Обозначение | Заряд | Место в атоме | Связь с порядковым номером и массовым числом |
|---|---|---|---|---|
| Протон | p⁺ | Положительный | Ядро | Число протонов равно порядковому номеру; входят в массовое число |
| Нейтрон | n⁰ | Нет заряда | Ядро | Число нейтронов равно массовому числу минус число протонов |
| Электрон | e⁻ | Отрицательный | Вокруг ядра | В нейтральном атоме число электронов равно порядковому номеру; в массовое число не входит |
Пользуясь таблицей, сначала определите, о какой частице идёт речь, а затем сверьте её заряд и место в атоме. Чтобы найти число протонов, используйте порядковый номер, а чтобы найти число нейтронов — разность между массовым числом и числом протонов. Для нейтрального атома число электронов такое же, как число протонов.
Задача 1. У атома кислорода порядковый номер 8. Определите число протонов и электронов в нейтральном атоме. Порядковый номер даёт число протонов, а слово «нейтральном» подсказывает, что число электронов должно ему равняться. Следовательно, обе величины можно установить по одному числу.
Ответ: 8 протонов и 8 электронов.
Задача 2. В ядре атома натрия 11 протонов и 12 нейтронов. Найдите массовое число атома. Массовое число — это общее количество протонов и нейтронов в ядре. Значит, здесь нужно сложить указанные количества, а не выбирать только одну из частиц.
Ответ: массовое число атома равно 23.
Задача 3. Атом имеет порядковый номер 17 и массовое число 37. Определите число протонов, электронов и нейтронов. Сначала по порядковому номеру находим число протонов. Затем используем нейтральность атома, чтобы узнать число электронов, и вычитание — чтобы определить оставшиеся частицы ядра.
Ответ: 17 протонов, 17 электронов и 20 нейтронов.
Порядковый номер принимают за число нейтронов. Так ошибаются, когда смешивают номер элемента с количеством частиц в ядре. Порядковый номер показывает число протонов. Проверьте себя: если ищете нейтроны, вам нужны массовое число и вычитание числа протонов.
Массовое число путают с числом нейтронов. Причина в том, что обе величины связаны с ядром. Но массовое число складывается из протонов и нейтронов, а число нейтронов — только одна часть этой суммы. Проверьте, не учтены ли в ответе протоны.
Для нахождения нейтронов складывают массовое число с порядковым номером. Такое действие кажется правдоподобным, если помнить, что в массовое число входят частицы ядра, но оно увеличивает сумму вместо того, чтобы выделить её часть. Число протонов уже включено в массовое число, поэтому его нужно вычесть. Проверьте результат сложением: протоны и найденные нейтроны должны дать массовое число.
Нейтральный атом считают заряженным, хотя число его электронов равно числу протонов. Обычно забывают, что отрицательный заряд электронов компенсирует положительный заряд протонов. Перед ответом сравните число электронов и протонов. Если они равны, суммарный заряд атома равен нулю.
До изучения строения атома нужно знать обозначения химических элементов и уметь находить их порядковые номера в периодической таблице. Порядковый номер — отправная точка для определения числа протонов, а в нейтральном атоме и электронов. Эти знания пригодятся при изучении изотопов и строения электронных оболочек. Они также помогут понять, как образуются ионы: частицы, у которых число электронов уже не равно числу протонов.
Почему атом называют электронейтральным?
У протонов положительный заряд, а у электронов — такой же по величине отрицательный. В нейтральном атоме число протонов равно числу электронов, поэтому их заряды взаимно компенсируются.
Где находятся протоны, нейтроны и электроны?
Протоны и нейтроны находятся в ядре атома. Электроны движутся вокруг ядра и занимают пространство за его пределами.
Как по порядковому номеру узнать число электронов?
Порядковый номер показывает число протонов в ядре. В нейтральном атоме электронов столько же, поэтому их число равно порядковому номеру.
Как определить число нейтронов в атоме?
Из массового числа вычтите число протонов: N = A − Z, где A — массовое число, а Z — число протонов. Например, если A = 23, а Z = 11, то в ядре 12 нейтронов.
Чем изотопы одного элемента отличаются друг от друга?
У них одинаковое число протонов, поэтому это атомы одного и того же элемента. Число нейтронов у изотопов различается, а вместе с ним различается и массовое число.
5. Основные сведения о строении атомов
