§ 8. Атом, його склад

Про атоми можна говорити лише мовою поезії.

Роберт Бор

Опрацювавши матеріал параграфа, ви зможете:

описати склад атома;
характеризувати протони, нейтрони, електрони.

Учення про атоми: витоки й сьогодення. Атомістичні уявлення про будову матерії зародилися в другій половині першого тисячоліття до нашої ери (н. е). Вони розвивалися у наукових школах Стародавнього світу. Творцями античної атомістики вважають Левкіппа і Демокрита, які жили й творили в 5 ст. до н. е. (рис. 8.1). Їхні оригінальні праці не збереглися. Про ідеї цих мислителів судять по цитатах, які наводять у своїх роботах інші автори.

Рис. 8.1. Левкіпп (1) і Демокрит (2)

Атомістичні ідеї давнини дійшли до нас переважно через поему «Про природу речей», автором якої є римський поет і філософ Тіт Лукрецій Кар (рис. 8.2). З курсу природознавства та § 4 ви вже маєте певні уявлення про елементарні «цеглинки», з яких побудовані речовини. Спробуємо відшукати згадки про них в уривку з твору Лукреція:

Зараз, хоча й пояснив я, що жодна річ із нічого

Не постає і в свій час у ніщо обернутись не може,

Та боячись, що мені через те лиш не йнятимеш віри,

Що найдрібніших начатків речей наше око не бачить,

Думку таку ще додам: у речах - це вже визнати мусиш -

Містяться тільця, котрі, хоч існують, усе ж непомітні.

Рис. 8.2. Тіт Лукрецій Кар (бл. 99-55 рр. до н. е.), давньоримський поет і філософ-матеріаліст

Які частинки речовини відповідають цьому описові? Чи можна їх побачити? Наприкінці минулого століття німецький фізик Г. Біннінг і швейцарський фізик Г. Рорер (рис. 8.3) створили унікальний інструмент - сканувальний тунельний мікроскоп. За цей винахід 1986 року їм було присуджено Нобелівську премію з фізики. Використовуючи прилад, учені спостерігають зображення окремих атомів на поверхні речовини.

Рис. 8.3. 1. Біннінг Герд Карл (нар. 20 липня 1947 р.). 2. Рорер Генріх (нар. 6 червня 1933 р.). Учені зауважували: «Ми щиро віримо, що краса атомних структур буде стимулом до застосування цього методу для розв’язування тих завдань, де він зможе принести найбільшу користь людству»

Який склад атома? Відповідь на це запитання шукало багато поколінь науковців. Згідно із сучасними уявленнями про будову атома його ядро утворене протонами і нейтронами. У просторі навколо ядра перебувають негативно заряджені електрони, які утворюють електронну оболонку атома (рис. 8.4).

Рис. 8.4. Будова атома. 1. Склад ядра атома. Діаметр ядра атома становить близько 0,000000000000001 м. 2. Простір, у якому навколо атомного ядра перебувають негативно заряджені електрони. Діаметр близько 0,0000000001 м

Протони, нейтрони, електрони - субатомні частинки (префікс суб- (лат.) означає підпорядкованість). Їх ще називають елементарними (елементарний з лат. - початковий, найпростіший, основний). Проаналізувавши рисунок 8.4, ви пересвідчилися, що у складі атома є і заряджені, й незаряджені частинки.

Чи заряджений атом? Експериментально доведено, що ця частинка речовини електронейтральна. Адже позитивний заряд усіх протонів компенсує негативний заряд усіх електронів у атомі: сума однакових за величиною і протилежних за знаком зарядів дорівнює нулю. Підтвердженням цього є дані, наведені в таблиці 8.1.

Таблиця 8.1

Частинки
назва	величина заряду
Атом	0
Субатомні частинки
Електрон	-1
Протон	+1
Нейтрон	0
Примітка: у природі найменший заряд - в електрона. Тому величину цього заряду вибрали за одиницю вимірювання зарядів елементарних частинок

Цікаво і пізнавально

Атом у перекладі з грецької означає «неподільний». Назва «електрон» походить від грецького слова, що означає «бурштин». Слово «протон» також грецького походження, означає «перший». Назва «нейтрон» походить від латинського слова, яке означає «ні той ні цей» (ідеться про його електричний заряд).

Уперше припущення про протонно-нейтронну будову атомних ядер висловив 1932 року фізик-теоретик Д.Д. Іваненко, уродженець Полтавщини.

Атом - електронейтральний, тому що число електронів у ньому дорівнює числу протонів у ядрі (рис. 8.5).

Рис. 8.5. 1. В атомі Гідрогену 1 протон і 1 електрон. 2. В атомі Карбону 6 протонів і 6 електронів

В атомі Оксигену вісім електронів. Скільки протонів у ядрі його атома?

Величина заряду ядра атома дорівнює числу протонів у ядрі. Наприклад, в атомі Карбону шість протонів. Отже, величина заряду ядра його атома +6. Навколо ядра атома Карбону 6 електронів.

Величина заряду ядра атома Нітрогену +7. Скільки протонів у ядрі його атома та електронів навколо ядра?

Атом — найменша електронейтральна частинка речовини, яка складається з позитивно зарядженого ядра та електронів.

Ви пересвідчилися, що атом є складною структурою. Це допоможе вам зрозуміти, що таке хімічні елементи. Про них ітиметься в наступному параграфі.

ПРО ГОЛОВНЕ

Атом - найменша електронейтральна частинка речовини, він складається з позитивно зарядженого ядра та негативно заряджених електронів.
Порівняно з атомом його ядро дуже мале.
Електрони утворюють електронну оболонку атома.
Протони, нейтрони, електрони - субатомні частинки.
Нейтрон не має електричного заряду.
Заряд електрона дорівнює -1.
Заряд протона становить +1.
Величина заряду ядра атома дорівнює числу протонів у ядрі.
Число електронів у атомі дорівнює числу протонів у ядрі.

Перевірте себе

1. Коли зародилися атомістичні уявлення про будову матерії?
2. Кого вважають творцями античної атомістики?
3. Як атомістичні ідеї давнини дійшли до нашого часу?
4. Який склад атома?
5. Які частинки називають субатомними? Чи заряджені вони?
6. З яких частинок складається ядро атома?
7. Як заряджене ядро атома?
8. Що таке електронна оболонка атома?
9. Чи заряджений атом?

Застосуйте свої знання й уміння

10. Чому тривалий час атоми вважали неподільними частинками?
11. Чому склад атома було встановлено лише наприкінці ХІХ - на початку ХХ століття?
12. Чому ядро атома заряджене позитивно?
13. Чому атом не має електричного заряду?
14. Проаналізуйте зміст § 8 і доповніть узагальнювальну схему «Склад атома».

15. У ядрі атома є 12 протонів. Яка величина заряду ядра? Скільки електронів у електронній оболонці атома?
16. В електронній оболонці атома 26 електронів. Яка величина заряду ядра? Скільки протонів у ньому?

Творча майстерня

17. Якщо ви погоджуєтеся з епіграфом до параграфа, візьміть участь у конкурсі поміж семикласниками вашого навчального закладу на найкращий сенкан про атом і субатомні частинки.

Дізнайтеся більше про склад атома (с. 177).