Атом
Вопросы:
1. Что такое радиоактивность?
2. Каково строение атома (какие частицы в него в ходят)?
3. Какие существуют модели атома?
4. Что такое массовое число, зарядовое число? Как они определяются?
5. Что такое изотопы? У каких элементов они есть.
6. Что такое ядерные силы?
● Творческое задание: нарисуйте модель атома.
Что такое радиоактивность?
*Радиоактивность – самопроизвольные превращения атомных ядер, сопровождающиеся испусканием элементарных частиц или более лёгких ядер. Ядра, подверженные таким превращениям, называют радиоактивными, а процесс превращения – радиоактивным распадом.
Каково строение атома (какие частицы в него в ходят)?
Предложенная Э. Резерфордом в 1911 году ядерная (планетарная) модель строения атома сводится к следующим положениям:
● атом состоит из положительно заряженного ядра и движущихся вокруг него электронов;
● более 99,96 % массы атома сосредоточено в его ядре;
● диаметр ядра примерно в сто тысяч раз меньше диаметра самого атома.
Согласно этой модели можно дать следующее определение атома:
*Атом — электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов.
Ядро атома состоит из элементарных частиц: протонов и нейтронов. Протоны и нейтроны имеют общее название нуклоны (ядерные частицы).
*Протон (p) — частица, имеющая заряд +1 и относительную массу, равную 1.
*Нейтрон (n) — частица без заряда с относительной массой 1.
*К элементарным частицам относятся также электроны (e), которые образуют электронную оболочку атома.
Протоны и нейтроны имеют одинаковую массу. Масса электрона составляет 11840 массы протона и нейтрона. Поэтому основная масса атома сосредоточена в его ядре.
Протон имеет положительный заряд +1.
Заряд электрона — отрицательный и по величине равен заряду протона: – 1.
Установлено, что число протонов в ядре равно порядковому номеру элемента в Периодической таблице.
Заряд ядра определяется числом протонов в нём. Значит, заряд ядра тоже равен порядковому номеру элемента.
*Атом — электронейтральная частица, поэтому число электронов в нём равно числу протонов.
*Заряд ядра — главная характеристика атома.
Изучение строения атомных ядер привело к уточнению формулировки периодического закона. Современная формулировка звучит следующим образом: cвойства химических элементов и образуемых ими простых и сложных веществ находятся в периодической зависимости от величин зарядов ядер их атомов.
Какие существуют модели атома?
● Модель атома Резерфорда.
Резерфорд предложил планетарную модель строения атома. Согласно этой модели строение атома подобно строению солнечной системы. В центре каждого атома имеется положительно заряженное ядро радиусом ≈ 10-10м подобно планетам обращаются отрицательно заряженные электроны.
● Квантовая модель строения Атома.
Основой современной теории строения атома является планетарная модель, дополненная и усовершенствованная. Согласно данной теории, ядро атома состоит из протонов (положительно заряженных частиц) и нейронов (не имеющих заряда частиц). А вокруг ядра по неопределённым траекториям движутся электроны (отрицательно заряженные частицы).
Что такое массовое число, зарядовое число? Как они определяются?
*Зарядовое число ядра – это число протонов в ядре, равное номеру элемента в таблице Менделеева.
*Массовое число ядра – это число входящих в ядро нуклонов (протонов и нейтронов).
Если число протонов в ядре обозначить буквой Z, а число нейтронов - буквой N, то массовое число (или число нуклонов) А = Z + N. Термин “массовое число” связан с тем, что именно количество нуклонов (протонов и нейтронов) в ядре практически полностью (с точностью обычно не хуже 1%) определяет массу атомного ядра и атома. Знание массового числа позволяет оценить массу ядра и атома. Если известно массовое число, то масса М атома и его ядра оценивается из следующего соотношения М ≈ А·mN, где mN - масса нуклона, т.е. протона или нейтрона. Например, в состав атома алюминия и его ядра входит 27 нуклонов (13 протонов и 14 нейтронов). Его масса ≈ 27·1.67·10-24 г ≈ 4.5·10-23 г. Если необходимо получить массу ядра с большей точностью, то нужно учесть, что нуклоны в ядре связаны силами ядерного притяжения, и поэтому в соответствии с соотношением E = mc2 масса ядра уменьшается. В массу атома также следует добавить суммарную массу электронов на орбитах вокруг ядра. Однако все эти поправки не превышают 1%.
Что такое изотопы? У каких элементов они есть.
Все атомы одного элемента имеют одинаковое число протонов, эти атомы могут отличаться числом имеющихся у них нейтронов. Такие различные атомы одного и того же элемента называются изотопами. Количество протонов, а также количество электронов у изотопа и исходного элемента совпадает. По этой причине в природе существует гораздо больше химических элементов, чем указано в таблице Менделеева, которая систематизирует элементы по числу протонов (порядковый номер).
Например, все атомы Li имеют 3 протона, но в природе существуют изотопы, содержащие от 3 до 5 нейтронов. Для обозначения изотопа, слева от символа элемента подписывают нижним индексом его порядковый номер, а верхним - массовое число.
Что такое ядерные силы?
* Ядерное взаимодействие свидетельствует о том, что в ядрах существуют особые ядерные силы, не сводящиеся ни к одному из типов сил, известных в классической физике (гравитационных и электромагнитных).
*Ядерные силы являются короткодействующими силами. Они проявляются лишь на весьма малых расстояниях между нуклонами в ядре порядка 10–15 м. Длина (1,5 – 2,2)·10–15 м называется радиусом действия ядерных сил.