Основные сведения о строении атома

Ключевые слова: сведения о строении атома (ядро и электронная оболочка). Изотопы. Химический элемент. Большой адронный коллайдер. Уровни строения вещества.

В переводе с греческого атом означает неделимый. Однако множество экспериментальных фактов (вспомните каких) свидетельствует о том, что атом имеет сложное строение.

Электронейтральная система, состоящая из ядра, образованного протонами и нейтронами, и электронной оболочки, образованной электронами, называется атомом.

Каждый химический элемент имеет только ему присущее число протонов в ядре атома, которое определяет положительный заряд атомного ядра и место элемента в периодической системе Д. И. Менделеева. Число других элементарных частиц в ядре — нейтронов у атомов одного элемента может быть разным, т. е. эти атомы могут иметь разную массу. Каждый протон и нейтрон имеют массу, равную 1 а. е. м., и вся она сосредоточена в ядре. Сумму масс этих частиц называют массовым числом. Например, массовое число атома фосфора равно 31. Следовательно, в ядре атома фосфора содержится 15 протонов (согласно номеру элемента в периодической системе) и 16 нейтронов (31 – 15 = 16). Массовое число атома обозначают слева вверху от знака химического элемента: Р (читается «фосфор тридцать один»).

Отсюда следуют два важных вывода.

1. Атомы одного химического элемента, содержащие в ядре одинаковое число протонов (имеющие одинаковый положительный заряд ядра), но разное число нейтронов (имеющие разную массу), называются изотопами (от греч. isos — равный, одинаковый и topos — место).
2. Химическим элементом называется вид атомов, содержащих в ядре одинаковое число протонов.

Так как каждая клетка периодической таблицы принадлежит только одному химическому элементу, приведённая в ней относительная атомная масса этого элемента обозначает среднее значение относительных атомных масс его природных изотопов. Например, в природе встречается две разновидности атомов хлора: ³⁵Сl и ³⁷Сl, причём на каждые три лёгких атома хлора ³⁵Сl приходится один тяжёлый ³⁷Сl. Поэтому в периодической системе приведено дробное значение относительной атомной массы хлора — 35,5.

У калия два природных изотопа — ³⁹К и ⁴⁰К, у аргона — ³⁹Аr и ⁴⁰Аг (попробуйте объяснить относительное содержание в природе изотопов этих элементов).

Ядро атома окружает электронная оболочка, которая представляет собой совокупность всех электронов атома.

Заряд электрона, как вы знаете, равен –1, а масса настолько мала (электрон примерно в 2000 раз легче протона или нейтрона), что ею пренебрегают, считая, что масса атома в целом равна массе ядра. Число электронов в атоме равно числу протонов в ядре (именно поэтому атом электронейтрален), т. е. соответствует порядковому номеру элемента.

Изменения в ядре атомов — ядерные реакции — изучает ядерная физика. Современные направления её развития помогают раскрыть сложную природу, казалось бы, элементарных частиц — нуклонов (от греч. nucleus — ядро), т. е. протонов и нейтронов. Оказывается, они построены из ещё более мелких частиц — кварков.

В настоящее время различают 12 фундаментальных частиц: 6 лептонов (в том числе и электроны) и 6 типов кварков, — из которых построено всё вещество Вселенной. Тайны их происхождения, взаимодействия, объединения в различные структуры помогает раскрыть интернациональный научный проект, получивший название Большой адронный коллайдер (БАК). Такое название этот циклический ускоритель получил от английского слова collide — сталкиваться. Почему адронный? Потому, что элементарные частицы, состоящие из кварков и участвующие в сильных взаимодействиях, называются адронами. В БАК под действием мощного электромагнитного поля пучки протонов разгоняют по противоположным круговым орбитам полых колец до огромных скоростей, сравнимых со скоростью света! Сталкиваясь, протоны распадаются на части, что фиксируют особые детекторы. С помощью БАК учёные могут подробно исследовать свойства кварков и других фундаментальных частиц, а также кварк-глюонной плазмы (состояние вещества, близкое к тому, в котором Вселенная находилась в начале своей истории). Строение материи таит множество секретов, которые постепенно раскрывают физики-ядерщики.

Для химических превращений наибольшее значение имеют изменения в электронной оболочке атомов, в первую очередь в структуре внешних электронных слоёв. О строении электронных оболочек и пойдёт речь в следующем конспекте.

Конспект урока по химии «Основные сведения о строении атома». В учебных целях использованы цитаты из пособия «Химия. 11 класс : учеб, для общеобразоват. организаций : базовый уровень / О. С. Габриелян, И. Г. Остроумов, С. А. Сладков. — М. : Просвещение». Выберите дальнейшее действие:

• Вернуться к Списку конспектов по химии
• Найти конспект в Кодификаторе ОГЭ по химии
• Найти конспект в Кодификаторе ЕГЭ по химии