Строение атома

Определения и обозначения

Атом — мельчайшая частица вещества, сохраняющая свойства химического элемента. Он состоит из ядра и электронов. Это определение помогает понять, из каких частей построены все вещества.

Атомное ядро — центральная, очень маленькая и плотная часть атома, состоящая из протонов и нейтронов. В ядре сосредоточена почти вся масса атома. Поэтому по ядру можно узнать его состав.

Протон имеет положительный электрический заряд, а нейтрон электрического заряда не имеет. Обе частицы находятся в ядре. Их подсчёт помогает описать строение атома.

Электрон — частица с отрицательным электрическим зарядом, находящаяся вокруг ядра. Электроны образуют электронную оболочку атома. Сравнение их числа с числом протонов позволяет определить общий заряд атома.

Как это устроено

Атом делят на ядро и электронную оболочку, потому что эти части имеют разное строение и расположение. Ядро очень маленькое, но в нём находятся протоны и нейтроны, масса которых велика по сравнению с массой электрона. Электроны занимают область вокруг ядра, поэтому на схеме их рисуют отдельно. Такое деление помогает не смешивать частицы с разными свойствами.

Заряды протонов и электронов связаны друг с другом. Каждый протон даёт положительный заряд, а каждый электрон — такой же по величине отрицательный заряд. Если положительных и отрицательных частиц поровну, их действие компенсируется. Поэтому атом в целом становится электрически нейтральным.

Разные химические элементы отличаются числом протонов в ядре. Например, у атомов одного элемента это число одинаково, а у атомов другого элемента оно уже иное. Нейтроны и электроны тоже могут иметь значение для свойств атома, но название элемента определяет именно число протонов. Поэтому подсчёт протонов — первый шаг при изучении модели атома.

Чтобы определить состав атома по модели, сначала отдельно считают частицы внутри ядра. Так находят число протонов и нейтронов. Затем считают электроны вокруг ядра и записывают результат в таком порядке: протоны, нейтроны, электроны. После этого можно определить заряд ядра и общий заряд атома.

Модель атома является упрощённой, потому что настоящий атом невозможно показать на рисунке в правильном масштабе. Ядро пришлось бы изображать совсем маленьким, а расстояния до электронов — очень большими. Кроме того, движение электронов нельзя передать простой неподвижной картинкой. Модель нужна не для точной фотографии, а для понятного объяснения строения.

Частицы, входящие в состав атома

Пользуясь таблицей, сначала определите, где находится частица, а затем проверьте её заряд. Для сравнения массы достаточно помнить, что протон и нейтрон намного тяжелее электрона.

Если нужно найти общий заряд, учитывайте протоны и электроны, а нейтроны не включайте в подсчёт. Если нужно назвать элемент, считайте только протоны.

Разбор задач

Задача 1

По схеме атома нужно определить число протонов, нейтронов и электронов, а также назвать расположение каждой частицы. В условии схема не приведена, поэтому способ решения подходит для любой подобной модели. Сначала разделите изображённые частицы по месту нахождения.

1. Пересчитайте частицы в центральной части схемы и запишите их число как число протонов и нейтронов.
2. Отдельно пересчитайте частицы вокруг центра и запишите их число как число электронов.
3. Назовите расположение: протоны и нейтроны находятся в ядре, электроны — вокруг ядра, в электронной оболочке.

Ответ: состав атома определяют отдельным подсчётом частиц в ядре и вокруг него. Протоны и нейтроны относятся к ядру, электроны — к электронной оболочке.

Задача 2

В атоме 6 протонов, 6 нейтронов и 6 электронов. Требуется определить заряд ядра и общий заряд атома. Нейтроны нужно назвать при разборе состава, но в вычисление электрического заряда они не входят.

1. Каждый протон имеет заряд +1, поэтому 6 протонов дают ядру заряд +6.
2. Шесть электронов дают заряд −6, потому что каждый электрон отрицательный.
3. Сложите заряды протонов и электронов: +6 + (−6) = 0.

Ответ: заряд ядра равен +6, общий заряд атома равен 0. Такой атом электрически нейтрален.

Задача 3

В первом атоме 8 протонов и 8 электронов, а во втором — 8 протонов и 10 электронов. Нужно сравнить положительные и отрицательные частицы в каждом случае. Для нейтральности их количества должны совпадать.

1. В первом атоме 8 протонов уравновешиваются 8 электронами, поэтому его заряд равен 0.
2. Во втором атоме 8 положительных зарядов и 10 отрицательных.
3. Два лишних электрона дают преобладание отрицательного заряда, поэтому общий заряд второго атома равен −2.

Ответ: первый атом нейтрален, а второй имеет отрицательный заряд −2. Число протонов у них одинаковое, значит, они относятся к одному химическому элементу.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что ядро состоит только из протонов. Так происходит, когда забывают о нейтронах, ведь они не имеют заряда. Проверьте себя: в полном описании ядра всегда отдельно указывают протоны и нейтроны.

Ошибка: путать знаки заряда протона и электрона. У протона заряд положительный, у электрона — отрицательный. Можно проверить себя по запоминанию: электрон и слово отрицательный начинаются с одной буквы.

Ошибка: изображать электроны внутри ядра. Электроны находятся вокруг ядра и образуют электронную оболочку. Проверьте схему по расположению: в центре должны быть только протоны и нейтроны.

Ошибка: называть атом заряженным только потому, что в нём есть заряженные частицы. Заряд определяют сравнением общего числа протонов и электронов. Равное количество означает нейтральность, а неравное — наличие заряда.

Связь с другими темами

До изучения строения атома нужны понятия вещества, частицы, массы и электрического заряда. Также пригодится умение внимательно считать объекты на схеме. Эти навыки позволяют правильно разобрать модель атома.

Тема связана с дальнейшим изучением химических элементов и молекул. Она нужна и при знакомстве с электричеством и электрическими зарядами. Понимание частиц помогает объяснять свойства веществ.

Все окружающие нас вещества состоят из атомов. Их свойства зависят от состава и строения атомов, а также от того, как атомы соединяются друг с другом. Поэтому строение атома связано с предметами и материалами повседневной жизни.

Что запомнить

• Атом состоит из ядра и электронов.
• В ядре находятся протоны и нейтроны.
• Протон имеет положительный заряд.
• Нейтрон электрического заряда не имеет.
• Электрон имеет отрицательный заряд.
• Число протонов определяет химический элемент.
• В нейтральном атоме число протонов равно числу электронов.