Меняем элемент — меняется заряд ядра
Выбирай атом и наблюдай счётчики частиц. Цвета различают протоны, нейтроны и электроны.
Учебная схема: размеры, цвета и расстояния условны. Переключатели показывают объяснённые примеры, оценка здесь не выставляется.
Ядро и электронная оболочка
Атом имеет маленькое положительно заряженное ядро и окружающую его электронную оболочку. Почти вся масса сосредоточена в ядре. Размер области, занимаемой электронами, значительно больше размера ядра.
Опыт с рассеянием α-частиц показал: большинство проходило через тонкую фольгу, но немногие сильно отклонялись. Это согласуется с сосредоточением положительного заряда в малой области, а не с его равномерным распределением по атому.
Большинство α-частиц
Проходит через фольгу почти прямо.
Редкие сильные отклонения
Указывают на малую плотную заряженную область.
Вывод
В атоме есть компактное ядро.
Положительный заряд и почти вся масса атома сосредоточены в ядре. Электронная оболочка занимает значительно большую область.
Три частицы и их заряды
Протон имеет заряд +1, электрон −1, нейтрон электрически нейтрален. Протоны и нейтроны находятся в ядре, электроны — в оболочке. Массы протона и нейтрона близки, электрон гораздо легче.
В таблице заряды выражают в единицах элементарного заряда, а массы приблизительно в атомных единицах. Это относительные характеристики частиц, а не граммы и не полный заряд произвольного атома.
| Частица | Заряд | Где находится |
|---|---|---|
| Протон p | +1 | Ядро |
| Нейтрон n | 0 | Ядро |
| Электрон e | −1 | Оболочка |
Заряд атома складывается из зарядов его частиц. Нейтроны увеличивают массу ядра, не меняя его заряд.
Схема рассеяния частиц в опыте Резерфорда
Большинство частиц проходит почти прямо, немногие сильно отклоняются. Это помогает объяснить наличие компактного ядра; исходные подписи на французском.
Pradana Aumars · Wikimedia Commons · CC BY-SA 4.0. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Электронные уровни натрия
Натрий: распределение электронов 2, 8, 1. Круги условно обозначают уровни и не являются траекториями электронов.
Pumbaa; исходная работа Greg Robson · Wikimedia Commons · CC BY-SA 2.0 UK. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Атомный номер определяет элемент
Число протонов Z — главный признак химического элемента. У всех атомов углерода шесть протонов, у всех атомов кислорода восемь. Изменение числа нейтронов не меняет элемент, а изменение числа протонов меняет.
В нейтральном атоме электронов столько же, сколько протонов: суммарный заряд равен нулю. Если атом теряет или получает электроны, возникает ион того же элемента, поскольку ядро остаётся прежним.
| Признак / объект | Что означает | Пояснение |
|---|---|---|
| Изменить число протонов | Другой элемент | Меняется Z |
| Изменить число электронов | Ион того же элемента | Меняется заряд частицы |
| Изменить число нейтронов | Другой изотоп | Z сохраняется |
Элемент определяется числом протонов в ядре. Электронов в нейтральном атоме столько же, сколько протонов.
Читаем строение по Z
Для Na с Z = 11 ядро содержит 11 протонов, нейтральная оболочка — 11 электронов. Полный заряд ядра +11 в единицах элементарного заряда, оболочки −11. Эти значения взаимно компенсируются.
Число нейтронов по одному Z неизвестно: нужно массовое число конкретного изотопа. Круговые схемы оболочек удобны для счёта, но не изображают реальные траектории электронов вокруг ядра.
Na: Z = 11
11 протонов
Нейтральный Na
11 электронов
Суммарный заряд
+11 − 11 = 0
По атомному номеру находят заряд ядра и число электронов нейтрального атома. Для числа нейтронов нужны дополнительные данные об изотопе.
Шесть выводов
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
Учебный источник и иллюстрации
Основа: предоставленный учебник «Химия, 8 класс», § 33. Материал переработан для объяснения; источник: 8 класс. Химия — § 33. Строение атома.pdf. Научные уточнения учитывают различие молекулярного и немолекулярного строения и границы учебных моделей.
Иллюстрации загружаются непосредственно с Wikimedia Commons; авторы и лицензии указаны под изображениями. Схемы и обучающие модели созданы для этого конспекта.
Royal Society of Chemistry: данные о химических элементах