Строение атома: ядро, изотопы

Опорный конспект № 3.2. Строение атома: ядро, изотопы.
Проверяемый элемент содержания: ОГЭ 2.2. Строение атомов. Состав атомных ядер. Изотопы. Электроны. Строение электронных оболочек атомов первых 20 химических элементов Периодической системы Д.И. Менделеева.

Что находится внутри атома

💡 Долгое время учёные считали атом неделимым. Но в конце XIX — начале XX века физики «заглянули» внутрь атома и обнаружили, что он состоит из ещё более мелких частиц. Атом оказался целой «вселенной»!
📌 Современная модель атома (планетарная модель Резерфорда):

• В центре атома находится ядро — оно содержит почти всю массу атома и имеет положительный заряд.
• Вокруг ядра движутся электроны — отрицательно заряженные частицы.
• Атом в целом электронейтрален: число протонов в ядре равно числу электронов.

📌 Размеры атома и ядра:

• Диаметр атома ≈ 10⁻¹⁰ м (0,0000000001 м)
• Диаметр ядра ≈ 10⁻¹⁵ м (в 100 000 раз меньше!)

⚡️ Если представить атом в виде футбольного стадиона, то ядро будет размером с теннисный мячик в центре поля! Почти всё пространство атома — пустота.

Элементарные частицы

📌 В состав атома входят три типа элементарных частиц:

💡 Масса электрона настолько мала, что её обычно не учитывают в расчётах массы атома. Вся масса сосредоточена в ядре.

Интересный факт: протоны и нейтроны не являются «элементарными» в строгом смысле. Они состоят из ещё более мелких частиц — кварков. Но в школе мы рассматриваем их как элементарные.

Характеристики атома

📌 Каждый атом можно охарактеризовать тремя основными числами:

1. Порядковый номер (Z)

✅ Z = число протонов = заряд ядра = число электронов (в нейтральном атоме).
Например, для кислорода (₈O): Z = 8 → 8 протонов, заряд ядра +8, 8 электронов.
Порядковый номер определяет химический элемент — это его «паспорт».

2. Массовое число (A)

✅ A = число протонов + число нейтронов
Массовое число указывают слева вверху от символа элемента: ¹⁶O, ²³Na, ³⁵Cl.
Например, для ¹⁶O: A = 16, Z = 8, значит число нейтронов = 16 – 8 = 8.

3. Число нейтронов (N)

✅ N = A – Z

Например, для ²³Na: A = 23, Z = 11 → N = 23 – 11 = 12 нейтронов.

⚠️ Запомните формулу: число нейтронов = массовое число – порядковый номер.

Примеры расчёта

Нуклиды

Нуклид — это вид атомов с определенным числом протонов и нейтронов в ядре. Например, в природе встречается три вида нуклидов кислорода: ¹⁶О, ¹⁷О и ¹⁸О.

Изотопы: атомы-близнецы

💡 Оказывается, атомы одного элемента могут отличаться по массе! Как такое возможно? Всё дело в нейтронах.
📌 Изотопы — это разновидности атомов одного химического элемента, которые имеют одинаковое число протонов (и электронов), но разное число нейтронов.

У изотопов:

• ✅ Одинаковый порядковый номер (Z)
• ✅ Одинаковые химические свойства (определяются электронами)
• ⚠️ Разное массовое число (A)
• ⚠️ Разные физические свойства (из-за разной массы)

Примеры изотопов

Интересный факт: именно из-за изотопов хлора его атомная масса в таблице Менделеева равна 35,5 — это среднее значение, учитывающее содержание обоих изотопов.

⚡️ Самый известный пример использования изотопов — радиоуглеродное датирование. Содержание изотопа ¹⁴C в органических остатках позволяет определить их возраст с точностью до сотен лет!

Обозначение атомов и ионов

📌 Для полного обозначения атома используют запись:

^A_ZX

где:

• X — символ элемента
• Z — порядковый номер (число протонов)
• A — массовое число (число протонов + нейтронов)

Например: ²³₁₁Na — атом натрия с 11 протонами и 12 нейтронами.

Ионы

Если атом теряет или приобретает электроны, он превращается в ион — заряженную частицу.

• Катионы — положительно заряженные ионы (атом отдал электроны).
• Анионы — отрицательно заряженные ионы (атом присоединил электроны).

Обозначение иона: Xⁿ⁺ или X^n–

Например:

• Na⁺ — катион натрия (Na отдал 1 электрон)
• Cl⁻ — анион хлора (Cl присоединил 1 электрон)
• Mg²⁺ — катион магния (Mg отдал 2 электрона)
• O²⁻ — анион кислорода (O присоединил 2 электрона)

⚠️ У ионов число протонов и электронов не совпадает! Заряд иона показывает, сколько электронов «лишних» или «не хватает».

Практическое задание

📌 Задание 1. Определите число протонов, нейтронов и электронов для следующих атомов и ионов:

1. ³⁹K
2. ⁵⁶Fe
3. ²⁴Mg²⁺
4. ³⁵Cl⁻
5. ²⁷Al
6. ⁴⁰Ca²⁺

📌 Задание 2. Изотопы элемента X имеют массовые числа 24, 25 и 26. В природе они встречаются в соотношении 80%, 10% и 10%. Найдите среднюю атомную массу элемента X. Какой это элемент?

📌 Задание 3. Определите неизвестный элемент, если известно, что его атом содержит 17 протонов и 18 нейтронов. Запишите символ этого атома.

⚡️ Проверьте себя:
— в задании 1: 1) p=19, n=20, e=19; 2) p=26, n=30, e=26; 3) p=12, n=12, e=10; 4) p=17, n=18, e=18; 5) p=13, n=14, e=13; 6) p=20, n=20, e=18.
— В задании 2: A_ср = (24×80 + 25×10 + 26×10)/100 = (1920 + 250 + 260)/100 = 24,3. Это магний (Mg).
— В задании 3: 17 протонов — это хлор (Cl). ³⁵Cl.

Памятка

• ✅ Протон (p⁺) — положительная частица, находится в ядре. Определяет элемент (Z).
• ✅ Нейтрон (n⁰) — нейтральная частица, находится в ядре. Влияет на массу (A).
• ✅ Электрон (e⁻) — отрицательная частица, движется вокруг ядра.
• ✅ Порядковый номер (Z) = число протонов = заряд ядра = число электронов (в нейтральном атоме).
• ✅ Массовое число (A) = число протонов + число нейтронов.
• ✅ Число нейтронов (N) = A – Z.
• ✅ Изотопы — разновидности атомов с одинаковым Z, но разным A (разным числом нейтронов).
• ✅ Ионы — заряженные частицы. Катионы (+), анионы (–).

Вы смотрели конспект урока химии по теме «Строение атома: ядро, изотопы». Выберите дальнейшее действие:

• Перейти к Списку конспектов по химии (по классам)
• Найти конспект в Кодификаторе ОГЭ по химии
• Найти конспект в Кодификаторе ЕГЭ по химии

Следующая тема: «Строение электронных оболочек атомов».