Хімія. Поглиблений рівень. Повторне видання. 8 клас. Бутенко

§ 11. Склад атомних ядер. Атомний номер елемента — заряд ядра його атома

У цьому параграфі ви дізнаєтеся:

• із чого складається ядро атома;
• що таке масове (нуклонне) та протонне числа;
• яке число визначає порядковий номер елемента в періодичній системі.

На теперішній час у ядрі атома відкрито такі найважливіші елементарні частинки, як протони (позначають символом р) і нейтрони (позначають символом гі). Вони є різними станами однієї частинки — нуклона.

Різновид атомних ядер з певним числом протонів і нейтронів називають нуклідом.

Відомості про основні частинки, що входять до складу атома, наведено в таблиці 4.

Таблиця 4

Основні частинки, які утворюють атом

Частинка	Позначення	Автор і рік відкриття	Заряд	Масове число	Маса
					кг	а.о.м.
Електрон	е	Дж. Дж. Томсон, 1897	-1	0	9,11 · 10-31	0,00055
Протон	p	Е. Резерфорд, 1920	+1	1	1,67 · 10-27	1,0073
Нейтрон	n	Дж. Чедвік, 1932	0	1	1,67 · 10-27	1,0087

Протон — стабільна елементарна частинка з позитивним електричним зарядом +1 в одиницях елементарного електричного заряду й масою, що дорівнює 1 а.о.м. (або 1,66 · 10^-27 кг).

Існування протона передбачив і дав йому назву Е. Резерфорд.

Нейтрон — електрично нейтральна елементарна частинка також масою 1 а.о.м.

Невдовзі після відкриття нейтрона український учений Д. Д. Іваненко вперше запропонував протонно-нейтронну модель будови ядра атома, яку в подальшому розвинув німецький фізик В. Гейзенберг.

Відповідно до цієї моделі сумарна кількість протонів Ζ і нейтронів N у ядрі атома певного елемента дорівнює цілочисловому округленому значенню атомної маси, яке називають масовим, або нуклонним, числом атома А:

Α = Ζ + Ν.

Масове число = число протонів + число нейтронів.

Оскільки маса кожного протона та нейтрона приблизно дорівнює 1 а.о.м., а маса електрона дуже мала, то масове число атома приблизно дорівнює його відносній атомній масі.

Число протонів у ядрі характеризує його заряд і дорівнює атомному (порядковому) номеру хімічного елемента, або протонному числу Ζ:

Ζ = А - Ν.

За цією формулою можна визначити число нейтронів:

N = А - Ζ.

Нуклонне та протонне числа позначають відповідно верхнім і нижнім індексами ліворуч від символу елемента, наприклад:

Через те що позитивний заряд протона й негативний заряд електрона однакові за абсолютним значенням, в атомі як в електронейтральній частинці число електронів в оболонці завжди дорівнює числу протонів у ядрі. Таким чином, позитивний заряд ядра визначає число електронів в електронній оболонці атома й тим самим усі властивості елемента, а також місце його розташування в періодичній системі. У цьому полягає фізичний зміст атомного номера елемента:

атомний номер елемента = числу протонів у ядрі = заряду ядра атома = числу електронів в атомі.

Отже, атом складається з ядра та електронів; ядро (нуклід), у свою чергу, складається з протонів та нейтронів і має позитивний заряд. Нуклідом називають різновид атомів.

Дмитро Дмитрович Іваненко

(1904-1994)

Видатний фізик-теоретик XX ст., автор протонно-нейтронної моделі атомного ядра. Народився в Полтаві. Навчався в Полтавському педагогічному інституті й Харківському університеті.

У 1929 р. очолив теоретичний відділ Українського фізико-технічного інституту. У 1930-1931 рр. — професор Харківського університету, завідувач кафедри теоретичної фізики Харківського механіко-машинобудівного інституту.

Ім’я Д. Д. Іваненка назавжди ввійшло в історію світової науки.

Приклад розв’язування задач

Скільки електронів, протонів і нейтронів міститься в атомі Йоду ¹²⁷І?

Розв’язання

Йод має атомний номер 53, отже, атом Йоду містить 53 протони та 53 електрони. Визначимо число нейтронів у ядрі атома ¹²⁷І:

N = А - 53 = 127 - 53 = 74.

Відповідь: 53 електрони, 53 протони, 74 нейтрони.

Запитання та завдання

°1. Які елементарні частинки атома є різними станами однієї частинки — нуклона?

°2. Яку елементарну частинку атома називають протоном? нейтроном? Який заряд та яка маса кожної з них?

3. У чому сутність протонно-нейтронної моделі будови ядра атома? Який учений уперше її запропонував?

°4. Що таке масове, або нуклонне, число атома? За якою формулою його обчислюють?

5. Чому приблизно дорівнює масове число атома?

6. Що таке протонне число? Чому воно дорівнює?

7. Чому атом є електронейтральною частинкою?

8. Чому дорівнює число електронів в електронній оболонці атома?

9. У чому полягає фізичний зміст атомного номера елемента?

10. Атом Карбону містить 6 електронів. Чому дорівнює заряд: а) атома Карбону; б) ядра атома Карбону?

11. Ядро атома хімічного елемента містить два протони й два нейтрони. Запишіть позначення цього атома: укажіть хімічний символ, атомний номер (протонне число) і масове (нуклонне) число.

12. Скільки протонів і нейтронів містяться в ядрах атомів: а) Хлору; б) Цинку?