Атом или ион
Условное ядро содержит шесть протонов. Меняй число электронов и смотри баланс зарядов.
Схему можно прокрутить вбок. Все значения повторены в расчёте ниже.
Схема счёта: Z = 6, q = (6−N)e. Орбиты и размеры условны. Не все показанные состояния одинаково устойчивы; модель не рассчитывает химию и электронные орбитали.
Ядро и электронная оболочка
Атом содержит положительно заряженное ядро и отрицательно заряженные электроны. В ядре находятся протоны и, у большинства атомов, нейтроны. Почти вся масса атома сосредоточена в ядре, хотя его размер намного меньше размера атома.
Рисунок с точками на окружностях — учебное обозначение. Он не показывает точные траектории электронов и реальные масштабы. Для задач этого параграфа главное — число протонов и электронов и их заряды.
Протоны
Положительный заряд +e
Нейтроны
Нулевой электрический заряд
Электроны
Отрицательный заряд −e
Заряд ядра определяется числом протонов.
Что изменится при добавлении нейтрона?
Изменится масса и состав ядра, но его электрический заряд непосредственно не изменится. Это уже другой вопрос, чем обычная электризация переносом электронов.
Когда атом нейтрален
Если число электронов равно числу протонов, их заряды компенсируются. Атом нейтрален: общий заряд q = (Z − N)e, где Z — число протонов, N — число электронов. Нейтральность не означает, что заряженных частиц внутри нет.
В модели ядро условно содержит шесть протонов. При шести электронах q = 0. Изменяй только число электронов: число протонов остаётся неизменным, поэтому тип атомного ядра сохраняется.
Общий заряд
q = (Z − N)e
Z = 6, N = 6
q = 0
Баланс
Положительные и отрицательные заряды компенсированы
Нейтральный атом содержит одинаковое число протонов и электронов.
Станет ли атом нейтральным, если убрать все электроны?
Нет. Останется положительно заряженное ядро. Отсутствие электронов не означает отсутствие электрического заряда.
Модель молекулы воды H₂O
Структурная модель молекулы напоминает, что вещество состоит из атомов; шарики не передают реальный масштаб ядра.
Sakurambo; уточнение Plenz · Общественное достояние · Источник. Без изменений.
Изображение временно недоступно. Ссылка на источник находится выше.
Исторический электроскоп
Электризация большого предмета объясняется изменением электронного баланса его частиц.
Rama · CC BY-SA 3.0 fr · Источник. Без изменений.
Изображение временно недоступно. Ссылка на источник находится выше.
Положительные и отрицательные ионы
Если атом потерял один электрон, положительный заряд ядра превышает заряд оставшихся электронов на e: образуется положительный ион. При присоединении электрона получается отрицательный ион. Само ядро в этих процессах не изменяется.
Для ядра с шестью протонами пять электронов означают q = +e, семь — q = −e. Такие числа в модели иллюстрируют счёт зарядов; они не утверждают одинаковую устойчивость всех показанных состояний реального вещества.
| Состояние | Соотношение | Заряд |
|---|---|---|
| Нейтральный атом | Z = N | 0 |
| Положительный ион | Z > N | Положительный |
| Отрицательный ион | Z < N | Отрицательный |
Ион образуется при изменении числа электронов относительно нейтрального атома.
Должен ли положительный ион обязательно получить дополнительный протон?
Нет. Обычно достаточно потери электрона. Изменение числа протонов означало бы изменение самого химического элемента.
От атомов к электризации тел
При трении, контакте и других обычных способах электризации электроны перераспределяются между телами. Положительный заряд предмета означает недостаток электронов, а отрицательный — избыток. Положительные ядра не обязаны переходить из одного твёрдого предмета в другой.
В жидкостях и газах заряженными подвижными частицами могут быть ионы. Поэтому механизм переноса заряда зависит от среды: в металле рассматриваем электроны, в электролите — положительные и отрицательные ионы.
| Среда | Возможные подвижные носители |
|---|---|
| Металл | Свободные электроны |
| Электролит | Ионы обоих знаков |
| Ионизованный газ | Электроны и ионы |
Для объяснения тока нужно знать, какие носители подвижны в данной среде.
Почему слово «заряд» не следует представлять как отдельную жидкость?
Заряд — свойство частиц. Перенос заряда связан с движением носителей, а не с перетеканием особого вещества без частиц.
Шесть выводов
Тест · 10 вопросовОдин правильный ответ в каждом вопросе
Сначала изучи модель и конспект. За каждый верный ответ — 0,5 балла, максимум — 5. После проверки откроются пояснения.
Учебный источник и иллюстрации
Основа: предоставленный учебник «Физика, 8 класс», § 16. Тема и содержание сверены с файлом «8 класс. Физика — § 16. Ионы.pdf». Объяснения, расчётные примеры и модели подготовлены для этого конспекта. Дополнительные зависимости в моделях отмечены отдельно.
Изображения загружаются непосредственно из интернета. Авторство и лицензии указаны под каждой иллюстрацией. Число частиц, размеры и цвета учебных схем условны.