Главная >> Химия 8 класс. Кузнецова

Глава 7. Строение атома

§ 39. Состав и важнейшие характеристики атома. Изотопы. Химические элементы

Что вы знаете о частицах, образующих атом? Используя знания физики, опишите, кем и какими методами были открыты элементарные частицы атома.

В ходе наблюдений и опытов вы познакомились со многими веществами. Вы узнали, что все вещества состоят из связанных между собой атомов. Атом — мельчайшая частица химического элемента, наименьшая часть простых и сложных веществ.

Способность атомов образовывать разные химические соединения зависит от их состава и строения. Поэтому необходимо изучить атомы, познать их внутреннюю, невидимую простым глазом природу, чтобы объяснить образование и изменения веществ. Важной предпосылкой для изучения состава и строения атома было открытие явления радиоактивности.

В 1896 г. французский учёный А. Беккерель обнаружил, что атомы химического элемента урана U испускают α-излучение наподобие рентгеновского. В 1898 г. М. Склодовская-Кюри получила из урановой руды два новых радиоактивных металла — полоний Ро и радий Ra. Совместно с П. Кюри она установила, что атомы этих металлов выделяют такие же лучи, как и уран, но более интенсивно. В 1900 г. П. Кюри открыл γ-излучение. Уран, полоний и радий были названы радиоактивными элементами, а само явление излучения — радиоактивностью.

Радиоактивность — это свойство атомов некоторых элементов самопроизвольно излучать невидимые глазом частицы; оно обусловлено распадом их атомных ядер, превращением в другие элементы.

Этот распад сопровождается излучением трёх видов: α, β и γ.

Используя α-излучение (поток ядер гелия, обладающих большой скоростью, имеющих массу 4 и заряд +2) и испытывая его действие на тонкую металлическую фольгу бериллия, английский учёный Э. Резерфорд обнаружил, что α-частицы, проходя через неё, отклоняются от первоначального направления движения. Это открытие послужило экспериментальным доказательством существования положительно заряженного ядра атома, и на его основе в 1911 г. учёный предсказал наличие в ядре атома положительно заряженной частицы — протона и создал планетарную модель атома. Согласно планетарной модели атом состоит из несущего положительный заряд ядра и движущихся вокруг него отрицательно заряженных частиц — электронов. В 1932 г. Д. Чедвик открыл нейтрон, а ещё позднее было выявлено огромное число разнообразных микрочастиц, входящих в состав протона.

В современной науке основными элементарными частицами атома признаны: протон, нейтрон, электрон. Остановимся подробнее на составе атома и характеристике этих частиц.

Атом состоит из ядра и электронов. Ядро — это часть атома, состоящая из протонов и нейтронов и имеющая положительный заряд. Масса атома определяется массой его протонов и нейтронов.

По своей массе протоны и нейтроны почти одинаковы: 1,675 • 10-24 г и 1,673 • 10-24 г. Пользоваться массой таких маленьких частиц в граммах очень неудобно, поэтому введено понятие относительной атомной массы. Сравнивая массы протона и нейтрона с одной углеродной единицей, которая равна 1,661 • 10-24 г, получаем простые целые числа — Аr (протона) ≈ 1, Аr (нейтрона) = 1. Протон имеет положительный заряд, равный +1, а нейтрон заряда не имеет. Электрон имеет наименьший заряд (1,6 • 10-19 Кл), который условно принят за единицу, т. е. —1. Массой электронов по сравнению с массой ядра можно практически пренебречь (масса протона более чем в 1800 раз превышает массу электрона). Обобщим вышесказанное в виде следующих определений.

Протоны — это элементарные частицы с массой, приблизительно равной 1, и зарядом +1.

Нейтроны — это электронейтральные (незаряженные) частицы ядра атома с массой, равной 1.

Электроны — это отрицательно заряженные частицы атома, расположенные вокруг ядра атома. Они образуют электронную оболочку атома.

Протоны обозначают символом нейтроны — электроны — ё. Изученное можно обобщить в виде таблицы 21.

Разновидности атомных ядер с определённым числом протонов и нейтронов называются нуклидами. Согласно современной теории ядра, протоны и нейтроны, входящие в состав ядра, связаны между собой чрезвычайно большими ядерными силами. Ядро по своим размерам весьма компактно. Оно в 100 000 раз меньше самого атома, но отличается большой плотностью. В нём сосредоточена почти вся масса атома.

Составляющие атом частицы обусловливают его важнейшие характеристики. С некоторыми из них вы уже знакомы (валентность, масса и др.).

Заряд ядра — важнейшая характеристика атома и соответствующего ему химического элемента, лежащая в основе его современного определения. Положительный заряд ядра создают его протоны: заряд ядра равен числу протонов в нём. Порядковый (атомный) номер элемента в периодической системе Д.И. Менделеева равен заряду ядра его атомов и обозначается буквой Z. Следовательно, заряд ядра является также важнейшей характеристикой химического элемента.

Химический элемент — это вид атомов с одинаковым зарядом ядра.

Другой характеристикой атома, зависимой от протонов и нейтронов ядра, является масса ядра. Она обозначается буквой А и называется массовым числом. Массовое число — это сумма числа протонов и нейтронов в ядре атома. Обе характеристики используются для индексации атома: они ставятся слева от символа элемента, где А — верхний индекс, a Z — нижний индекс, например:

Атомной единицей массы (а. е. м.) выступает 1/12 массы атома углерода

Протоны и нейтроны определяют количественные характеристики атомов. От электронов атома зависят его качественные характеристики — способность объединяться с другими атомами, химические свойства.

Окончание параграфа >>>