Хімія. Повторне видання. 8 клас. Попель
Цей підручник можна завантажити у PDF форматі на сайті тут.
§ 4. Склад атомів
Матеріал параграфа допоможе вам:
- з’ясувати склад атомів та їхніх ядер;
- визначати кількість протонів, нейтронів, електронів в атомі.
Складники атома. Уявлення давніх філософів про атом як найдрібнішу однорідну й неподільну частинку речовини не змінювалися протягом століть. Однак наприкінці ХІХ ст. і в першій третині ХХ ст. учені виявили, що в атомі містяться ще дрібніші частинки.
Із курсу хімії 7 класу вам відомо, що атом є найменшою електронейтральною частинкою речовини, яка складається із позитивно зарядженого ядра і негативно заряджених електронів, що рухаються навколо нього (мал. 8).
Мал. 8. Модель атома Гідрогену
Ви також знаєте, що величина заряду ядра і кількість електронів в атомі збігаються із порядковим (атомним) номером елемента. Ядро в десятки тисяч разів менше за атом, однак у ньому зосереджена майже вся маса атома.
• Укажіть заряди ядер і кількість електронів в атомах Гідрогену і Карбону.
Дослідження будови атома показали, що в його ядрі містяться протони1 і нейтрони2. Загальна назва цих частинок — нуклони3.
1 Термін походить від грецького слова prötos — перший, найпростіший.
2 Термін походить від латинського слова neutrum — ні те, ні інше.
3 Термін походить від латинського слова nucleus — ядро.
Протон має такий самий за значенням заряд, як і електрон, але позитивний: +1. Кількість протонів визначає заряд ядра атома і збігається з кількістю електронів. Нейтрон — незаряджена частинка. Протон позначають р+, а нейтрон — n0.
Отже, в атомі співіснують частинки трьох типів — із позитивним, негативним зарядами, а також ті, що не мають заряду (схема 1).
Електрони притягуються до атомного ядра так званими електростатичними силами, однак не падають на ядро, оскільки рухаються з високою швидкістю. Протони і нейтрони утримуються разом у ядрі завдяки дії особливих, «ядерних», сил. Природу цих сил остаточно ще не з’ясовано.
Схема 1
Складники атома
Для характеристики частинок, що містяться в атомах, як і для самих атомів, використовують не абсолютні, а відносні маси. Маси протона і нейтрона приблизно однакові й майже у 2000 разів більші за масу електрона. Значення відносних мас протона і нейтрона дорівнюють одиниці.
Протонне і нуклонне числа. Кількість протонів в атомі називають протонним числом. Його вказують нижнім індексом зліва від символу елемента: 4Ве.
• Які значення протонних чисел мають елементи Флуор і Натрій?
Зважаючи на будову атома, можна дати таке означення хімічного елемента:
хімічний елемент — вид атомів із певним протонним числом.
Сумарну кількість протонів і нейтронів в атомі називають нуклонним числом. Його позначають літерою А
А = N(p+) + N(n0),
а значення вказують верхнім індексом зліва від символу елемента: 9Ве.
Кількість нейтронів дорівнює різниці між нуклонним і протонним числами. Цих частинок в атомі Берилію налічується 9 - 4 = 5 (мал. 9).
Мал. 9. Модель атома Берилію
• Визначте кількості нейтронів в атомах Флуору і Натрію.
Берилій, Флуор і Натрій належать до двадцяти хімічних елементів, у кожного з яких усі атоми однакові за складом і мають однакові нуклонні числа (вони майже збігаються з відносними атомними масами):
Be, F, Na, Al, P, Sc, Mn, Co, As, Y, Nb, Rh, I, Cs, Pr, Tb, Ho, Tm, Au, Bi.
В атомах будь-якого іншого елемента містяться різні кількості нейтронів; ці атоми різняться за нуклонними числами, а отже, й за масою.
Підсумуємо викладене вище і запишемо відповідні математичні вирази.
- Оскільки атом є електронейтральним, він містить однакову кількість протонів і електронів, що дорівнює порядковому номеру хімічного елемента:
- Кількість нейтронів у будь-якому атомі становить різницю між нуклонним числом і кількістю протонів (чи електронів) або порядковим номером елемента:
- Кількість нейтронів в атомах двадцяти елементів, указаних вище, можна обчислити, використавши значення відносних атомних мас:
Для 20 елементів A ≈ Ar
ВИСНОВКИ
Атом складається з ядра і електронів. Ядро має позитивний заряд; у ньому містяться протони та нейтрони і зосереджена майже вся маса атома. Кількість протонів та електронів в атомі однакова і збігається з порядковим номером елемента. Кількість нейтронів в атомі дорівнює різниці між нуклонним і протонним числами.
20. Назвіть частинки, які містяться в атомі. Чим вони різняться? Який склад атомного ядра?
21. Яких частинок у будь-якому атомі однакова кількість?
22. Чи існують атоми, в яких немає:
- а) протонів;
- б) електронів;
- в) нейтронів?
23. Запишіть символи елементів Мангану, Ауруму і Бісмуту разом із відповідними протонними і нуклонними числами.
24. Назвіть хімічний елемент, атом якого має найбільшу кількість електронів: Si, В, N, Cl.
25. Укажіть у переліку хімічний елемент, в атомі якого міститься найменша кількість протонів: C, Mg, K, Ar.
26. Заповніть порожні клітинки в таблиці:
Хімічний елемент |
Кількість частинок в атомі |
|||||
назва |
символ |
протонне число |
нуклонне число |
протони |
електрони |
нейтрони |
Цезій |
||||||
13 |
||||||
27 |
27. Укажіть хімічний елемент, атом якого має найбільшу кількість нейтронів: Sc, As, Mn.
28. В атомі якого хімічного елемента містяться 24 нейтрони і 42 інші частинки?
ДЛЯ ДОПИТЛИВИХ
Ізотопи
Ядра атомів хімічного елемента містять однакову кількість протонів, але можуть різнитися за кількістю нейтронів1. Такі види атомів елемента називають ізотопами.
У природі найбільше атомів Гідрогену, ядра яких складаються лише з однієї частинки — протона. Разом із кількома тисячами таких атомів трапляється атом, у ядрі якого міститься ще й нейтрон. Фізики, здійснивши у 1934 р. складний експеримент, отримали атоми елемента № 1 із двома нейтронами в ядрі. Отже, Гідроген має три ізотопи — два природних і один штучний (мал. 10). Нуклонні числа для цих ізотопів — 1, 2 і 3, а назви — Протій, Дейтерій і Тритій2.
Мал. 10. Моделі ізотопів Гідрогену
Ізотопи позначають за допомогою символів або назв елементів разом із нуклонними числами: 1Н, 2Н, 3Н, Хлор-35, Хлор-37. Використовують також повні позначення ізотопів: 11Н, 21Н, 31Н, 3517СІ, 3717Cl.
Якщо хімічний елемент має кілька ізотопів, то його відносну атомну масу обчислюють з урахуванням вмісту кожного ізотопу в їх природній суміші. Наприклад, атомів 35Cl серед усіх атомів Хлору — 75,53 %, а 37Cl — 24,47 %. Значення відносної атомної маси цього елемента отримують так:
Ar(Cl) = 0,7553 • 35 + 0,2447 • 37 ≈ 35,5.
Деякі ізотопи хімічних елементів використовують у наукових дослідженнях, медицині, атомній енергетиці.
1 Кожний із двадцяти елементів, зазначених у § 4, має однакові за складом атоми.
2 Ізотопи інших елементів називають так, як і відповідні елементи.
Цей контент створено завдяки Міністерству освіти і науки України