Atomii oricărei substanțe sunt particule neutre din punct de vedere electric. Un atom este format dintr-un nucleu și o colecție de electroni. Nucleul poartă o sarcină pozitivă, a cărei sarcină totală este egală cu suma sarcinilor tuturor electronilor atomului.

Informații generale despre sarcina nucleului unui atom

Sarcina nucleului unui atom determină localizarea elementului în sistemul periodic al lui D.I. Mendeleev și, în consecință, proprietățile chimice ale unei substanțe constând din acești atomi și compuși ai acestor substanțe. Valoarea sarcinii nucleare este:

unde Z este numărul elementului din tabelul periodic, e este valoarea sarcinii electronului sau.

Elementele cu același număr Z, dar cu mase atomice diferite se numesc izotopi. Dacă elementele au același Z, atunci nucleul lor are un număr egal de protoni, iar dacă masele atomice sunt diferite, atunci numărul de neutroni din nucleele acestor atomi este diferit. De exemplu, hidrogenul are doi izotopi: deuteriu și tritiu.

Nucleele atomilor au sarcina pozitiva deoarece sunt formate din protoni si neutroni. Un proton este o particulă stabilă aparținând clasei hadronilor, care este nucleul unui atom de hidrogen. Un proton este o particulă încărcată pozitiv. Sarcina sa este egală ca modul cu sarcina elementară, adică mărimea sarcinii electronului. Sarcina unui proton este adesea notată ca , atunci putem scrie că:

Masa în repaus a unui proton () este aproximativ egală cu:

Puteți afla mai multe despre proton citind secțiunea „Încărcarea protonului”.

Experimente de încărcare nucleară

Moseley a fost primul care a măsurat încărcăturile nucleare în 1913. Măsurătorile au fost indirecte. Omul de știință a determinat relația dintre frecvența radiației cu raze X () și sarcina nucleului Z.

unde C și B sunt constante independente de element pentru seria de radiații luată în considerare.

Chadwick a măsurat sarcina nucleului direct în 1920. El a efectuat împrăștierea particulelor pe folii metalice, repetând în esență experimentele lui Rutherford, care l-au determinat pe Rutherford să construiască un model nuclear al atomului.

În aceste experimente, particulele au fost trecute printr-o folie metalică subțire. Rutherford a descoperit că, în cele mai multe cazuri, particulele au trecut prin folie, deviând prin unghiuri mici de la direcția inițială de mișcare. Acest lucru se explică prin faptul că - particulele sunt deviate sub influența forțelor electrice ale electronilor, care au o masă mult mai mică decât particulele -. Uneori, destul de rar, particulele au fost deviate la unghiuri care depășeau 90 o . Rutherford a explicat acest fapt prin prezența unei sarcini în atom, care este localizată într-un volum mic, iar această sarcină este asociată cu o masă mult mai mare decât cea a particulei.

Pentru o descriere matematică a rezultatelor experimentelor sale, Rutherford a derivat o formulă care determină distribuția unghiulară a particulelor - după ce acestea sunt împrăștiate de atomi. Când a derivat această formulă, omul de știință a folosit legea lui Coulomb pentru sarcinile punctuale și, în același timp, a crezut că masa nucleului unui atom este mult mai mare decât masa particulelor. Formula Rutherford poate fi scrisă astfel:

unde n este numărul de nuclee de împrăștiere pe unitatea de suprafață a foliei; N este numărul de - particule care trec în 1 secundă printr-o singură zonă, perpendicular pe direcția fluxului - particule; - numărul de particule care sunt împrăștiate în interiorul unghiului solid - sarcina centrului de împrăștiere; - masa - particule; - unghi de deformare - particule; v - viteza - particule.

Formula Rutherford (3) poate fi folosită pentru a găsi sarcina nucleului unui atom (Z), dacă comparăm numărul de particule incidente (N) cu numărul (dN) de particule împrăștiate la un unghi, atunci funcția va depinde numai de sarcina nucleului de împrăștiere. Efectuând experimente și aplicând formula lui Rutherford, Chadwick a găsit încărcăturile nucleelor ​​de platină, argint și cupru.

Exemple de rezolvare a problemelor

EXEMPLUL 1

Exercițiu	O placă de metal este iradiată - cu particule care au o viteză mare. O parte din aceste particule în timpul interacțiunii elastice cu nucleele atomilor de metal își schimbă direcția mișcării spre opus. Care este sarcina nucleului atomilor de metal (q), dacă distanța minimă dintre particulă și nucleu este r. Masa unei particule este egală cu viteza sa v. La rezolvarea problemei, efectele relativiste pot fi neglijate. Particulele sunt considerate punct, nucleul este imobil și punct.
Decizie	Să facem un desen. Deplasându-se spre nucleul unui atom, particula învinge forța Coulomb, care o respinge din nucleu, deoarece particula și nucleul au sarcini pozitive. Energia cinetică a unei particule în mișcare este convertită în energia potențială de interacțiune între nucleul atomului de metal și particulă. Legea conservării energiei ar trebui luată ca bază pentru rezolvarea problemei.: Găsim energia potențială a particulelor încărcate punctiforme ca: unde sarcina particulelor este: , deoarece și - particulele sunt nucleul atomului de heliu, care este format din doi protoni și doi neutroni, deoarece presupunem că experimentul se desfășoară în aer. Energia cinetică - particulele înainte de ciocnirea cu nucleul unui atom este egală cu: În conformitate cu (1.1), echivalăm părțile corecte ale expresiilor (1.2) și (1.3), avem: Din formula (1.4) exprimăm sarcina nucleului:
Răspuns

Belkin I.K. Sarcina nucleului atomic și sistemul periodic de elemente al lui Mendeleev // Kvant. - 1984. - Nr 3. - S. 31-32.

Prin acord special cu redacția și editorii revistei „Kvant”

Ideile moderne despre structura atomului au apărut în 1911-1913, după celebrele experimente ale lui Rutherford privind împrăștierea particulelor alfa. În aceste experimente s-a demonstrat că α -particulele (sarcina lor este pozitivă), căzând pe o folie metalică subțire, sunt uneori deviate la unghiuri mari și chiar aruncate înapoi. Acest lucru ar putea fi explicat doar prin faptul că sarcina pozitivă din atom este concentrată într-un volum neglijabil. Dacă ne imaginăm sub forma unei bile, atunci, așa cum a stabilit Rutherford, raza acestei bile ar trebui să fie de aproximativ 10 -14 -10 -15 m, care este de zeci și sute de mii de ori mai mică decât dimensiunea atomului. în ansamblu (~10 -10 m) . Numai lângă o sarcină pozitivă atât de mică poate exista un câmp electric capabil să se elimine α - o particulă care se deplasează cu o viteză de aproximativ 20.000 km/s. Rutherford a numit această parte a atomului nucleu.

Așa a apărut ideea că un atom al oricărei substanțe constă dintr-un nucleu încărcat pozitiv și electroni încărcați negativ, a căror existență în atomi a fost stabilită mai devreme. Evident, deoarece atomul în ansamblu este neutru din punct de vedere electric, sarcina nucleului trebuie să fie numeric egală cu sarcina tuturor electronilor prezenți în atom. Dacă notăm modulul de încărcare a electronilor cu litera e(sarcină elementară), apoi taxa q i nucleele ar trebui să fie egale q i = Ze, Unde Z este un număr întreg egal cu numărul de electroni din atom. Dar care este numărul Z? Care este taxa q eu miez?

Din experimentele lui Rutherford, care au făcut posibilă determinarea dimensiunii nucleului, în principiu, este posibil să se determine valoarea încărcăturii nucleului. La urma urmei, câmpul electric care respinge α -particula, depinde nu numai de marime, ci si de sarcina nucleului. Și Rutherford a estimat cu adevărat sarcina nucleului. Potrivit lui Rutherford, sarcina nucleară a unui atom al unui element chimic este aproximativ egală cu jumătate din masa sa atomică relativă. DAR, înmulțit cu sarcina elementară e, adică

\(~Z = \frac(1)(2)A\).

Dar, în mod ciudat, adevărata încărcătură a nucleului a fost stabilită nu de Rutherford, ci de unul dintre cititorii articolelor și rapoartelor sale, omul de știință olandez Van den Broek (1870-1926). Este ciudat pentru că Van den Broek nu a fost fizician prin studii și profesie, ci avocat.

De ce Rutherford, atunci când a evaluat sarcinile nucleelor ​​atomice, le-a corelat cu masele atomice? Cert este că, atunci când în 1869 D. I. Mendeleev a creat un sistem periodic de elemente chimice, el a aranjat elementele în ordinea creșterii maselor lor atomice relative. Și în ultimii patruzeci de ani, toată lumea s-a obișnuit cu faptul că cea mai importantă caracteristică a unui element chimic este masa sa atomică relativă, că aceasta este cea care distinge un element de altul.

Între timp, tocmai în această perioadă, la începutul secolului al XX-lea, au apărut dificultăți cu sistemul de elemente. În studiul fenomenului de radioactivitate au fost descoperite o serie de noi elemente radioactive. Și părea să nu existe loc pentru ei în sistemul lui Mendeleev. Se părea că sistemul lui Mendeleev trebuia schimbat. Acesta era motivul pentru care Van den Broek era preocupat în mod special. Pe parcursul mai multor ani, el a propus mai multe opțiuni pentru un sistem extins de elemente, în care să existe suficient spațiu nu numai pentru elementele stabile încă nedescoperite (însuși D. I. Mendeleev „a avut grijă” de locurile pentru ele), ci și și pentru elementele radioactive. Ultima versiune a lui Van den Broek a fost publicată la începutul anului 1913, avea 120 de locuri, iar uraniul ocupa celula numărul 118.

În același an, 1913, au fost publicate rezultatele ultimelor cercetări despre împrăștiere. α -particule în unghiuri mari, realizată de colaboratorii lui Rutherford Geiger și Marsden. Analizând aceste rezultate, Van den Broek a făcut o descoperire importantă. A descoperit că numărul Zîn formulă q i = Ze nu este egal cu jumătate din masa relativă a unui atom al unui element chimic, ci cu numărul său de serie. Și în plus, numărul ordinal al elementului în sistemul Mendeleev, și nu în sistemul lui, Van den Broek, 120-local. Se pare că sistemul lui Mendeleev nu trebuia schimbat!

Din ideea lui Van den Broek rezultă că fiecare atom este format dintr-un nucleu atomic, a cărui sarcină este egală cu numărul de serie al elementului corespunzător din sistemul Mendeleev, înmulțit cu sarcina elementară, și electroni, numărul din care în atom este de asemenea egal cu numărul de serie al elementului. (Un atom de cupru, de exemplu, este format dintr-un nucleu cu o sarcină de 29 e, și 29 de electroni.) A devenit clar că D. I. Mendeleev a aranjat intuitiv elementele chimice în ordine crescătoare nu a masei atomice a elementului, ci a sarcinii nucleului său (deși nu știa despre acest lucru). În consecință, un element chimic diferă de altul nu prin masa sa atomică, ci prin sarcina nucleului atomic. Sarcina nucleului unui atom este principala caracteristică a unui element chimic. Există atomi de elemente complet diferite, dar cu aceleași mase atomice (au un nume special - izobare).

Faptul că nu masele atomice determină poziția unui element în sistem se poate observa și din tabelul periodic: în trei locuri se încalcă regula creșterii masei atomice. Deci, masa atomică relativă a nichelului (nr. 28) este mai mică decât cea a cobaltului (nr. 27), pentru potasiu (nr. 19) este mai mică decât cea a argonului (nr. 18), pentru iod (nr. 53) este mai mică decât cea a telurului ( Nr. 52).

Presupunerea despre relația dintre sarcina nucleului atomic și numărul ordinal al elementului explica cu ușurință regulile de deplasare pentru transformările radioactive, descoperite în același 1913 (Fizica 10, § 103). Într-adevăr, atunci când este emis de nucleu α -particulă, a cărei sarcină este egală cu două sarcini elementare, sarcina nucleului și, prin urmare, numărul său de serie (acum se spune de obicei - număr atomic) ar trebui să scadă cu două unități. La emiterea β -particulă, adică un electron încărcat negativ, trebuie să crească cu o unitate. Despre asta sunt regulile de deplasare.

Ideea lui Van den Broek foarte curând (literal în același an) a primit prima confirmare experimentală, deși indirectă. Ceva mai târziu, corectitudinea sa a fost dovedită prin măsurători directe ale sarcinii nucleelor ​​multor elemente. Este clar că a jucat un rol important în dezvoltarea ulterioară a fizicii atomului și a nucleului atomic.

Investigand trecerea unei particule α printr-o folie subțire de aur (vezi Secțiunea 6.2), E. Rutherford a ajuns la concluzia că un atom este format dintr-un nucleu greu încărcat pozitiv și electroni care îl înconjoară.

miez numit centrul atomului,în care se concentrează aproape toată masa unui atom şi sarcina lui pozitivă.

LA compoziția nucleului atomic include particule elementare : protoni și neutroni (nucleonii din cuvântul latin nucleu- miez). Un astfel de model proton-neutron al nucleului a fost propus de fizicianul sovietic în 1932 D.D. Ivanenko. Protonul are o sarcină pozitivă e + = 1,06 10 -19 C și o masă în repaus m p\u003d 1.673 10 -27 kg \u003d 1836 pe mine. neutroni ( n) este o particulă neutră cu masă în repaus m n= 1,675 10 -27 kg = 1839 pe mine(unde masa electronului pe mine, este egal cu 0,91 10 -31 kg). Pe fig. 9.1 arată structura atomului de heliu conform ideilor de la sfârșitul secolului XX - începutul secolului XXI.

Taxa de bază egală Ze, Unde e este sarcina protonului, Z- numărul de taxare egal cu număr de serie element chimic din sistemul periodic de elemente al lui Mendeleev, i.e. numărul de protoni din nucleu. Se notează numărul de neutroni dintr-un nucleu N. Obișnuit Z > N.

Nuclee cu Z= 1 la Z = 107 – 118.

Numărul de nucleoni din nucleu A = Z + N numit numar de masa . nuclee cu aceleaşi Z, dar diferit DAR numit izotopi. Sâmburi, care, în același timp A au diferite Z, sunt numite izobare.

Nucleul este notat cu același simbol ca atomul neutru, unde X este simbolul unui element chimic. De exemplu: hidrogen Z= 1 are trei izotopi: – protium ( Z = 1, N= 0), este deuteriu ( Z = 1, N= 1), – tritiu ( Z = 1, N= 2), staniul are 10 izotopi și așa mai departe. Marea majoritate a izotopilor aceluiași element chimic au aceleași proprietăți chimice și fizice apropiate. În total, sunt cunoscuți aproximativ 300 de izotopi stabili și peste 2000 naturali și obținuți artificial. izotopi radioactivi.

Mărimea nucleului este caracterizată de raza nucleului, care are o semnificație condiționată din cauza estompării limitei nucleului. Chiar și E. Rutherford, analizând experimentele sale, a arătat că dimensiunea nucleului este de aproximativ 10–15 m (dimensiunea unui atom este de 10–10 m). Există o formulă empirică pentru calcularea razei miezului:

,

(9.1.1)

Unde R 0 = (1,3 - 1,7) 10 -15 m. Din aceasta se poate observa că volumul nucleului este proporțional cu numărul de nucleoni.

Densitatea substanţei nucleare este de ordinul a 10 17 kg/m 3 şi este constantă pentru toţi nucleele. Depășește cu mult densitatea celor mai dense substanțe obișnuite.

Protonii și neutronii sunt fermioni, deoarece au spin ħ /2.

Nucleul unui atom are propriul moment unghiular – spin nuclear :

,

(9.1.2)

Unde eu – intern(complet)număr cuantic de spin.

Număr eu acceptă valori întregi sau jumătate întregi 0, 1/2, 1, 3/2, 2 etc. Sâmburi cu chiar DAR avea spin întreg(în unități ħ ) și respectați statisticile Bose–Einstein(bozoni). Sâmburi cu ciudat DAR avea spin semiîntreg(în unități ħ ) și respectați statisticile Fermi–Dirac(acestea. nucleii sunt fermioni).

Particulele nucleare au propriile lor momente magnetice, care determină momentul magnetic al nucleului în ansamblu. Unitatea de măsurare a momentelor magnetice ale nucleelor ​​este magneton nuclear μ otravă:

.

(9.1.3)

Aici e este valoarea absolută a sarcinii electronului, m p este masa protonului.

Magneton nuclear în m p/pe mine= 1836,5 ori mai mic decât magnetonul Bohr, de aici rezultă că proprietățile magnetice ale atomilor sunt determinate de proprietățile magnetice ale electronilor săi .

Există o relație între spin-ul nucleului și momentul său magnetic:

,

(9.1.4)

unde otrava γ - raportul giromagnetic nuclear.

Neutronul are un moment magnetic negativ μ n≈ - 1,913μ otravă deoarece direcția spinului neutronilor și momentul său magnetic sunt opuse. Momentul magnetic al protonului este pozitiv și egal cu μ R≈ 2,793μ otravă. Direcția sa coincide cu direcția spinului protonului.

Distribuția sarcinii electrice a protonilor peste nucleu este în general asimetrică. Măsura abaterii acestei distribuții de la simetricul sferic este momentul electric patrupol al nucleului Q. Dacă se presupune că densitatea de sarcină este aceeași peste tot, atunci Q determinat doar de forma nucleului. Deci, pentru un elipsoid al revoluției

,

(9.1.5)

Unde b este semiaxa elipsoidului de-a lungul direcției de spin, A- axa in directie perpendiculara. Pentru un nucleu întins de-a lungul direcției de rotație, b > Ași Q> 0. Pentru un nucleu oblat în această direcție, b < Ași Q < 0. Для сферического распределения заряда в ядре b = Ași Q= 0. Acest lucru este valabil pentru nucleele cu spin egal cu 0 sau ħ /2.

Pentru a vizualiza demonstrații, faceți clic pe hyperlinkul corespunzător:

În centrul oricărei științe se află ceva mic și important. În biologie este o celulă, în lingvistică este o literă și sunet, în inginerie este o roată, în construcții este un grăunte de nisip, iar pentru chimie și fizică cel mai important lucru este atomul, structura lui.

Acest articol este destinat persoanelor peste 18 ani.

Ai deja peste 18 ani?

Un atom este cea mai mică particulă din tot ceea ce ne înconjoară, care poartă toată informația necesară, o particulă care determină caracteristicile și sarcinile. Multă vreme, oamenii de știință au crezut că este indivizibil, unul, dar ore lungi, zile, luni și ani s-au făcut studii, studii și experimente care au demonstrat că atomul are și o structură proprie. Cu alte cuvinte, această minge microscopică constă din componente și mai mici care îi afectează dimensiunea nucleului, proprietățile și încărcătura. Structura acestor particule este următoarea:

• electroni;
• nucleul unui atom.

Acestea din urmă pot fi împărțite și în părți foarte elementare, care în știință se numesc protoni și neuroni, dintre care există un număr clar în fiecare caz.

Numărul de protoni care se află în nucleu indică structura învelișului, care constă din electroni. Acest înveliș, la rândul său, conține toate proprietățile necesare ale unui anumit material, substanță sau obiect. Calcularea sumei protonilor este foarte simplă - este suficient să cunoașteți numărul de serie al celei mai mici părți a substanței (atom) din binecunoscutul tabel periodic. Această valoare se mai numește și număr atomic și este notat cu litera latină „Z”. Este important să ne amintim că protonii au o sarcină pozitivă, iar în scris această valoare este definită ca +1.

Neuronii sunt a doua componentă a nucleului unui atom. Aceasta este o particulă subatomică elementară care nu poartă nicio sarcină, spre deosebire de electroni sau protoni. Neuronii au fost descoperiți în 1932 de J. Chadwick, pentru care a primit Premiul Nobel 3 ani mai târziu. În manuale și lucrări științifice, ele sunt denumite caracterul latin „n”.

A treia componentă a atomului este electronul, care se află într-o mișcare monotonă în jurul nucleului, creând astfel un nor. Această particulă este cea mai ușoară dintre toate cunoscute științei moderne, ceea ce înseamnă că sarcina sa este și cea mai mică.Electronul este notat cu litera de la -1.

Combinația de particule pozitive și negative din structură face din atom o particulă neîncărcată sau încărcată neutru. Nucleul, în comparație cu dimensiunea totală a întregului atom, este foarte mic, dar în el este concentrată toată greutatea, ceea ce indică densitatea sa ridicată.

Cum se determină sarcina nucleului unui atom?

Pentru a determina sarcina nucleului unui atom, trebuie să fii bine versat în structura, structura atomului însuși și a nucleului său, să înțelegi legile de bază ale fizicii și chimiei și, de asemenea, să fii înarmat cu tabelul periodic al lui Mendeleev. determina numarul atomic al unui element chimic.

1. Cunoașterea faptului că o particulă microscopică a oricărei substanțe are un nucleu și electroni în structura sa, care creează o înveliș în jurul ei sub forma unui nor. Nucleul, la rândul său, include două tipuri de particule elementare indivizibile: protoni și neuroni, fiecare dintre ele având propriile proprietăți și caracteristici. Neuronii nu au încărcare electronică în arsenalul lor. Aceasta înseamnă că sarcina lor nu este nici egală, nici mai mare sau mai mică decât zero. Protonii, spre deosebire de omologii lor, poartă o sarcină pozitivă. Cu alte cuvinte, sarcina lor electrică poate fi notată cu +1.
2. Electronii, care sunt parte integrantă a fiecărui atom, poartă, de asemenea, un anumit tip de sarcină electrică. Sunt particule elementare încărcate negativ, iar în scris sunt definite ca -1.
3. Pentru a calcula sarcina unui atom, aveți nevoie de cunoștințe despre structura acestuia (tocmai ne-am amintit informațiile necesare), numărul de particule elementare din compoziție. Și pentru a afla suma încărcăturii unui atom, trebuie să adăugați matematic numărul unor particule (protoni) la altele (electroni). De obicei, caracteristica unui atom spune că este electron neutru. Cu alte cuvinte, valoarea electronilor este egală cu numărul de protoni. Rezultatul este că valoarea încărcăturii unui astfel de atom este egală cu zero.
4. O nuanță importantă: există situații în care numărul de particule elementare încărcate pozitiv și negativ din nucleu poate să nu fie egal. Acest lucru sugerează că atomul devine un ion cu o sarcină pozitivă sau negativă.

Denumirea nucleului unui atom în domeniul științific arată ca Ze. Descifrarea acestui lucru este destul de simplă: Z este numărul atribuit elementului din binecunoscutul tabel periodic, este numit și număr ordinal sau de taxare. Și indică numărul de protoni din nucleul unui atom, iar e este doar sarcina unui proton.

În știința modernă, există nuclee cu valori de încărcare diferite: de la 1 la 118.

Un alt concept important pe care tinerii chimiști trebuie să-l cunoască este numărul de masă. Acest concept indică cantitatea totală de sarcină a nucleonilor (acestea sunt cele mai mici componente ale nucleului unui atom al unui element chimic). Și puteți găsi acest număr dacă utilizați formula: A = Z + N unde A este numărul de masă dorit, Z este numărul de protoni și N este numărul de neutroni din nucleu.

Care este sarcina nucleară a unui atom de brom?

Pentru a demonstra în practică cum să găsiți sarcina unui atom a unui element necesar (în cazul nostru, brom), merită să faceți referire la tabelul periodic al elementelor chimice și să găsiți brom acolo. Numărul său atomic este 35. Aceasta înseamnă că încărcătura nucleului său este de asemenea 35, deoarece depinde de numărul de protoni din nucleu. Iar numărul de protoni este indicat de numărul sub care se află elementul chimic în marea lucrare a lui Mendeleev.

Iată încă câteva exemple pentru a facilita pentru tinerii chimiști să calculeze datele necesare în viitor:

• sarcina nucleului atomului de sodiu (na) este 11, deoarece sub acest număr se găsește în tabelul elementelor chimice.
• sarcina nucleului de fosfor (a carui denumire simbolica este P) are o valoare de 15, pentru ca atat sunt cati protoni sunt in nucleul sau;
• sulful (cu denumirea grafică S) este un vecin în tabelul elementului anterior, prin urmare, sarcina sa nucleară este 16;
• fierul (și îl putem găsi în denumirea Fe) se află la numărul 26, ceea ce indică același număr de protoni în nucleul său și, prin urmare, sarcina atomului;
• carbonul (alias C) se află sub al 6-lea număr al tabelului periodic, care indică informațiile de care avem nevoie;
• magneziul are număr atomic 12, iar în simbolismul internațional este cunoscut sub numele de Mg;
• clorul în tabelul periodic, unde este scris ca Cl, este numărul 17, deci numărul său atomic (și anume, avem nevoie de el) este același - 17;
• calciul (Ca), care este atât de util pentru organismele tinere, se găsește la numărul 20;
• sarcina nucleului atomului de azot (cu denumirea scrisă N) este 7, în această ordine este prezentată în tabelul periodic;
• bariul se află la numărul 56, care este egal cu masa sa atomică;
• elementul chimic seleniu (Se) are 34 de protoni în nucleul său, iar aceasta arată că aceasta va fi sarcina nucleului atomului său;
• argintul (sau scris Ag) are un număr de serie și o masă atomică de 47;
• dacă trebuie să aflați încărcătura nucleului atomului de litiu (Li), atunci trebuie să vă întoarceți la începutul marii lucrări a lui Mendeleev, unde se află la numărul 3;
• Aurum sau aurul nostru preferat (Au) are o masă atomică de 79;
• pentru argon, această valoare este 18;
• rubidiul are o masă atomică de 37, în timp ce stronțiul are o masă atomică de 38.

Este posibil să enumerați toate componentele tabelului periodic al lui Mendeleev pentru o perioadă foarte lungă de timp, deoarece există o mulțime de ele (aceste componente). Principalul lucru este că esența acestui fenomen este clară și, dacă trebuie să calculați numărul atomic de potasiu, oxigen, siliciu, zinc, aluminiu, hidrogen, beriliu, bor, fluor, cupru, fluor, arsenic, mercur, neon , mangan, titan, atunci trebuie doar să vă referiți la tabelul elementelor chimice și să aflați numărul de serie al unei anumite substanțe.

Un atom este cea mai mică particulă a unui element chimic care își păstrează toate proprietățile chimice. Un atom este format dintr-un nucleu încărcat pozitiv și electroni încărcați negativ. Sarcina nucleului oricărui element chimic este egală cu produsul dintre Z și e, unde Z este numărul de serie al acestui element din sistemul periodic al elementelor chimice, e este valoarea sarcinii electrice elementare.

Electron- aceasta este cea mai mică particulă a unei substanțe cu sarcină electrică negativă e=1,6·10 -19 coulombi, luată ca sarcină electrică elementară. Electronii, care se rotesc în jurul nucleului, sunt localizați pe învelișurile de electroni K, L, M etc. K este învelișul cel mai apropiat de nucleu. Mărimea unui atom este determinată de mărimea învelișului său de electroni. Un atom poate pierde electroni și deveni un ion pozitiv sau poate câștiga electroni și deveni un ion negativ. Sarcina unui ion determină numărul de electroni pierduți sau câștigați. Procesul de transformare a unui atom neutru într-un ion încărcat se numește ionizare.

nucleul atomic(partea centrală a atomului) constă din particule nucleare elementare - protoni și neutroni. Raza nucleului este de aproximativ o sută de mii de ori mai mică decât raza atomului. Densitatea nucleului atomic este extrem de mare. Protoni- Acestea sunt particule elementare stabile, având o sarcină electrică pozitivă unitară și o masă de 1836 de ori mai mare decât masa unui electron. Protonul este nucleul celui mai ușor element, hidrogenul. Numărul de protoni din nucleu este Z. Neutroni este o particulă elementară neutră (fără sarcină electrică) cu o masă foarte apropiată de masa unui proton. Deoarece masa nucleului este suma masei protonilor și neutronilor, numărul de neutroni din nucleul unui atom este A - Z, unde A este numărul de masă al unui izotop dat (vezi). Protonul și neutronul care formează nucleul se numesc nucleoni. În nucleu, nucleonii sunt legați de forțe nucleare speciale.

Nucleul atomic are un depozit uriaș de energie, care este eliberată în timpul reacțiilor nucleare. Reacțiile nucleare apar atunci când nucleele atomice interacționează cu particulele elementare sau cu nucleele altor elemente. Ca rezultat al reacțiilor nucleare, se formează noi nuclei. De exemplu, un neutron se poate transforma într-un proton. În acest caz, o particulă beta, adică un electron, este ejectată din nucleu.

Tranziția în nucleul unui proton într-un neutron poate fi efectuată în două moduri: fie o particulă cu o masă egală cu masa unui electron, dar cu o sarcină pozitivă, numită pozitron (desintegrarea pozitronilor), este emisă din nucleul sau nucleul captează unul dintre electronii din cel mai apropiat înveliș K (K -capture).

Uneori, nucleul format are un exces de energie (este într-o stare excitată) și, trecând în starea normală, eliberează excesul de energie sub formă de radiație electromagnetică cu o lungime de undă foarte scurtă -. Energia eliberată în timpul reacțiilor nucleare este utilizată practic în diverse industrii.

Un atom (greacă atomos - indivizibil) este cea mai mică particulă a unui element chimic care are proprietățile sale chimice. Fiecare element este format din anumite tipuri de atomi. Structura unui atom include nucleul care poartă o sarcină electrică pozitivă și electroni încărcați negativ (vezi), formând învelișurile sale electronice. Valoarea sarcinii electrice a nucleului este egală cu Z-e, unde e este sarcina electrică elementară, egală ca mărime cu sarcina electronului (4,8 10 -10 unități e.-st.), iar Z este numărul atomic a acestui element în sistemul periodic al elementelor chimice (vezi .). Deoarece un atom neionizat este neutru, numărul de electroni incluși în el este, de asemenea, egal cu Z. Compoziția nucleului (vezi. Nucleul atomic) include nucleoni, particule elementare cu o masă de aproximativ 1840 de ori mai mare decât masa unui atom. electroni (egal cu 9,1 10 - 28 g), protoni (vezi), încărcați pozitiv și neutroni fără sarcină (vezi). Numărul de nucleoni din nucleu se numește număr de masă și este notat cu litera A. Numărul de protoni din nucleu, egal cu Z, determină numărul de electroni care intră în atom, structura învelișurilor de electroni și substanța chimică. proprietățile atomului. Numărul de neutroni din nucleu este A-Z. Izotopii sunt numiți varietăți ale aceluiași element, ale căror atomi diferă între ei ca număr de masă A, dar au același Z. Astfel, în nucleele atomilor diferiților izotopi ai unui element există un număr diferit de neutroni cu același număr de protoni. La desemnarea izotopilor, numărul de masă A este scris în partea de sus a simbolului elementului, iar numărul atomic în partea de jos; de exemplu, izotopii oxigenului sunt notați:

Dimensiunile atomului sunt determinate de dimensiunile învelișurilor de electroni și pentru tot Z sunt de aproximativ 10 -8 cm. Deoarece masa tuturor electronilor atomului este de câteva mii de ori mai mică decât masa nucleului, masa de atomul este proporțional cu numărul de masă. Masa relativă a unui atom al unui izotop dat se determină în raport cu masa unui atom al izotopului de carbon C 12, luată ca 12 unități, și se numește masă izotopică. Se dovedește a fi aproape de numărul de masă al izotopului corespunzător. Greutatea relativă a unui atom al unui element chimic este valoarea medie (ținând cont de abundența relativă a izotopilor unui element dat) a greutății izotopice și se numește greutatea atomică (masă).

Un atom este un sistem microscopic, iar structura și proprietățile sale pot fi explicate doar cu ajutorul teoriei cuantice, creată în principal în anii 20 ai secolului XX și menită să descrie fenomene la scară atomică. Experimentele au arătat că microparticulele - electroni, protoni, atomi etc. - pe lângă cele corpusculare, au proprietăți de undă care se manifestă prin difracție și interferență. În teoria cuantică, un anumit câmp de undă caracterizat printr-o funcție de undă (funcția Ψ) este folosit pentru a descrie starea micro-obiectelor. Această funcție determină probabilitățile stărilor posibile ale unui micro-obiect, adică caracterizează posibilitățile potențiale de manifestare a uneia sau alteia dintre proprietățile sale. Legea de variație a funcției Ψ în spațiu și timp (ecuația Schrödinger), care face posibilă găsirea acestei funcții, joacă același rol în teoria cuantică ca și legile mișcării lui Newton din mecanica clasică. Rezolvarea ecuației Schrödinger conduce în multe cazuri la stări posibile discrete ale sistemului. Deci, de exemplu, în cazul unui atom, se obține o serie de funcții de undă pentru electroni corespunzătoare unor valori diferite (cuantificate) de energie. Sistemul nivelurilor de energie ale atomului, calculat prin metodele teoriei cuantice, a primit o confirmare strălucitoare în spectroscopie. Tranziția unui atom de la starea fundamentală corespunzătoare celui mai scăzut nivel de energie E 0 la oricare dintre stările excitate E i are loc atunci când o anumită porțiune de energie E i - E 0 este absorbită. Un atom excitat intră într-o stare mai puțin excitată sau fundamentală, de obicei cu emisia unui foton. În acest caz, energia fotonului hv este egală cu diferența dintre energiile unui atom în două stări: hv= E i - E k unde h este constanta lui Planck (6,62·10 -27 erg·sec), v este frecvența de lumina.

Pe lângă spectrele atomice, teoria cuantică a făcut posibilă explicarea altor proprietăți ale atomilor. În special, au fost explicate valența, natura legăturii chimice și structura moleculelor și a fost creată teoria sistemului periodic de elemente.