Схема атома гелия

     

     

    схема атома гелия

    Согласно современным представлениям атом имеет сложное строение. В центре атома находится положи­тельно заряженное ядро, вокруг которого вращаются частицы, имеющие отрицательный электрический заряд, называемые электронами (рис. 2). Атом в целом в нормальных условиях является электрически нейтральным. Размеры атомов, а следо­вательно, и молекул, которые состоят из атомов, очень малы. Так, например, если бы вам удалось плотно уложить атомы водорода, то на отрезке длиной в 1 сан­тиметр, как показано на рис. 3, их поместилось бы 100 000 000. Рис . 3. На отрезке в 1 санти­метр можно уложить 100 000 000 атомов водорода. Советский физик Д. Д. Иваненко впервые указал на то, что ядро атома имеет сложное строение и, в свою оче­редь, состоит из протонов и нейтронов. Нейтроны и про­тоны вместе иногда называют нуклонами. Протоны и нейтроны в ядре связаны особыми ядер­ными силами сцепления. Особенность этих сил заклю­чается в том, что они действуют на очень малых расстоя­ниях— в пределах ядра. За пределами ядра они равны нулю. Протон - представляет собой элементарную частицу с положительным зарядом и ничтожно малой массы равной 0,000 000 000 000 000 000 000 001672 грамма. Нейтрон — электрически незаряженная частица, масса которой почти равна массе протона и составляет 0,000 000 000 000 000 000 000 001674 грамма. Схемы строения ядер атомов некоторых химических элементов приведены на рис. 4. Из рисунка видно, что ядро атома простейшего хими­ческого элемента — водорода — состоит только из одного протона. Ядро атома гелия состоит уже из двух протонов и двух нейтронов. Рис. 4. Схемы строения ядер атомов: 1 — водорода, 2 — гелия, 3 — углерода. Какие же размеры ядра? Оказывается, что размеры ядра (его диаметр) примерно в 10 000 раз меньше разме­ров атома. Если представить себе ядро увеличенным до размера вишни, то величина атома будет соответствовать размерам здания высотой более 200 метров (рис. 5). Наконец, электрон представляет собой отрицательно заряженную частицу, масса которого равна 0,000 000 000 000 000 000 000000 000 9106 грамма. Если сравнить массу электрона с массой протона, то мы увидим, что электрон значительно легче протона (примерно в 1840 раз). Как мы видим на рис. 6, весы уравновешены, если на чашах помещены соответственно один протон и 1840 элек­тронов. Рис. 6. Сравнение веса протона и электрона. Следовательно, если подытожить все вышесказанное, то отсюда следует, что почти вся масса атома сосредото­чена в его ядре, ибо электроны ничтожно малы по весу. А если вспомнить, что размеры ядра очень малы и ядро в десятки тысяч раз меньше атома, то плотность атом­ных ядер должна быть очень велика. Действительно, если бы нам удалось плотно уложить, например, ядра атомов водорода в одном кубическом сантиметре, то вес такого кубика составлял бы 100 000 000 тонн. Следовательно, масса ядра агома определяется общим количеством протонов и нейтронов, составляющих его. Заряд же ядра определяется числом протонов, находя­щихся в нем. При нормальном состоянии атома число электронов, движущихся вокруг ядра, равно числу про­тонов в ядре. В атомной физике приняты следующие единицы заряда и массы. В качестве единицы заряда принята абсолют­ная величина заряда электрона. Далее, так как масса атомов очень мала, то за единицу массы принимается 1/16 часть массы атома кислорода, называемая атомной единицей массы. В этой системе единиц масса протона равна 1,00757, нейтрона — 1,00894 и электрона—0,000549. В периодической таблице элементов Д. И. Менделеева все химические элементы расположены в строгом по­рядке. Каждый химический элемент занимает вполне определенное место и имеет свой порядковый , или, как еще говорят, атомный, номер . Величина же заряда ядра, которая определяется ко­личеством протонов, выраженная в принятых нами эле­ментарных единицах заряда, т. е. в электронах, равна порядковому номеру элемента в таблице Д. И. Менде­леева. Количество прртонов и нейтронов в ядре определяет его массу. Это общее количество протонов и нейтронов в ядре получило название массового числа ядра. Массо­вое число ядра — это атомный вес, выраженный с точ­ностью до целых чисел. В атомной физике ядра атомов всех химических эле­ментов принято обозначать символами соответствующих химических элементов с двумя индексами — нижним и верхним, как показано на рис. 7. Нижний индекс — это заряд ядра, равный порядковому номеру элемента (равный числу протонов, входящих э ядро, или, что то же са­мое, числу электронов атома). Верхний индекс — это массовое число, т. е. число про­тонов и нейтронов в ядре. Например, символ (или можно записать еще так 13 люминий 27 ) означает ядро атома алюминия с атомным номером 13 и массовым чис­лом 27, т. е. ядро алюминия содержит 13 протонов. и 27—13= 14 нейтронов. Большинство встречающихся в природе химических элементов представляет собой смесь двух и более разно­видностей данного элемента. Ядра атомов этих элемен­тов имеют одинаковое количество протонов, т. е. имеют одинаковый заряд, но различные массовые числа. Эти разновидности данного элемента получили название изо­топов, что на русском языке означает «одноместные». Действительно, химические свойства элемента опреде­ляются количеством протонов в ядре атома, т. е. заря­дом его ядра. А так как ядра изотопов имеют одинаковое число протонов, то они будут иметь [1] один порядковый номер, т. е. занимать одну клеточку в периодической си­стеме элементов. Но так как массовое число изотопов различное, то при одинаковом количестве протонов ядра атомов изото­пов имеют различные количества нейтронов. Действи­тельно, в природе известны, например, следующие изо­топы урана: 92 уран 234 92 уран 235. Следовательно, в состав ядер этих изотопов входит одинаковое количество протонов равное 92, но разное ко­личество нейтронов равное соответственно: В заключение данного раздела остановимся на так называемом процессе ионизации атомов. Электроны, вращающиеся вокруг ядра атома, обра­зуют так называемую электронную оболочку атома. Эта электронная оболочка состоит из нескольких слоев. Элек­троны атома при определенных условиях могут перехо­дить с одного слоя на другой. Но этот переход возмо­жен только при сообщении электрону извне дополнитель­ной энергии. Если эта энергия достаточно велика, то электрон может вовсе покинуть пределы атома. В этом случае из электрически нейтрального атома образуется пара ионов [2] .Этот процесс образования Электрически за­ряженных частиц из нейтрального атома носит название ионизации . [1] Ионами называются частицы, имеющие электрический заряда. [2] Ионами называют частицы имеющие электрический заряд.

     

    Предыдущая страница   Следущая страница




Рейтинг@Mail.ru