Ang mga atomo ng anumang sangkap ay mga particle na neutral sa kuryente. Ang isang atom ay binubuo ng isang nucleus at isang koleksyon ng mga electron. Ang core bear positibong singil, na ang kabuuang singil ay katumbas ng kabuuan ang mga singil ng lahat ng mga electron sa atom.

Pangkalahatang impormasyon tungkol sa singil ng nucleus ng isang atom

Tinutukoy ng singil ng nucleus ng isang atom ang lokasyon ng elemento sa periodic system ng D.I. Mendeleev at naaayon Mga katangian ng kemikal sangkap na binubuo ng mga atomo na ito at mga compound ng mga sangkap na ito. Ang halaga ng nuclear charge ay:

kung saan ang Z ay ang bilang ng elemento sa periodic table, e ang halaga ng electron charge o.

Ang mga elemento na may parehong Z number ngunit magkaibang atomic mass ay tinatawag na isotopes. Kung ang mga elemento ay may parehong Z, kung gayon ang kanilang nucleus ay may pantay na bilang ng mga proton, at kung ang mga masa ng atom ay naiiba, kung gayon ang bilang ng mga neutron sa nuclei ng mga atom na ito ay iba. Halimbawa, ang hydrogen ay may dalawang isotopes: deuterium at tritium.

Ang nuclei ng mga atom ay may positibong singil dahil sila ay binubuo ng mga proton at neutron. Ang proton ay isang matatag na particle na kabilang sa klase ng mga hadron, na siyang nucleus ng isang hydrogen atom. Ang proton ay isang particle na may positibong charge. Ang singil nito ay katumbas sa modulus sa elementarya na singil, iyon ay, ang magnitude ng singil ng elektron. Ang singil ng isang proton ay madalas na tinutukoy bilang , pagkatapos ay maaari nating isulat na:

Ang natitirang masa ng isang proton () ay humigit-kumulang katumbas ng:

Maaari kang matuto nang higit pa tungkol sa proton sa pamamagitan ng pagbabasa sa seksyong "Pagsingil ng proton".

Mga eksperimento sa nuclear charge

Si Moseley ang unang nagsukat ng mga singil sa nuklear noong 1913. Ang mga sukat ay hindi direkta. Tinukoy ng siyentipiko ang kaugnayan sa pagitan ng dalas x-ray radiation() at ang nuclear charge Z.

kung saan ang C at B ay mga element-independent na constant para sa serye ng radiation na isinasaalang-alang.

Direktang sinukat ni Chadwick ang nuclear charge noong 1920. Isinagawa niya ang pagkalat ng mga particle sa mga metal na pelikula, na mahalagang inuulit ang mga eksperimento ni Rutherford, na humantong sa pagtatayo ni Rutherford. modelong nuklear atom.

Sa mga eksperimentong ito, ang mga particle ay naipasa sa isang manipis na metal foil. Nalaman ni Rutherford na sa karamihan ng mga kaso ang mga particle ay dumaan sa foil, na lumilihis ng maliliit na anggulo mula sa orihinal na direksyon ng paggalaw. Ito ay dahil sa ang katunayan na - ang mga particle ay pinalihis sa ilalim ng impluwensya ng mga puwersang elektrikal mga electron, na may mas maliit na masa kaysa sa - mga particle. Minsan, medyo bihira, ang mga particle ay pinalihis sa mga anggulo na lampas sa 90 o. Ipinaliwanag ni Rutherford ang katotohanang ito sa pamamagitan ng pagkakaroon ng isang singil sa atom, na naisalokal sa isang maliit na volume, at ang singil na ito ay nauugnay sa isang mass na mas malaki kaysa sa particle.

Para sa paglalarawan sa matematika Mula sa mga resulta ng kanyang mga eksperimento, nakuha ni Rutherford ang isang pormula na tumutukoy sa angular na pamamahagi ng - mga particle pagkatapos na sila ay nakakalat ng mga atomo. Kapag hinango ang pormula na ito, ginamit ng siyentipiko ang batas ni Coulomb upang mga singil sa punto at sa parehong oras ay naniniwala na ang masa ng nucleus ng isang atom ay mas malaki kaysa sa masa - mga particle. Ang formula ng Rutherford ay maaaring isulat bilang:

kung saan ang n ay ang bilang ng nagkakalat na nuclei sa bawat unit area ng foil; Ang N ay ang bilang ng - mga particle na dumadaan sa loob ng 1 segundo sa isang lugar, patayo sa direksyon ng daloy - mga particle; - ang bilang ng mga particle na nakakalat sa loob ng solid anggulo - ang singil ng scattering center; - masa - mga particle; - anggulo ng pagpapalihis - mga particle; v - bilis - mga particle.

Ang formula ng Rutherford (3) ay maaaring gamitin upang mahanap ang singil ng nucleus ng isang atom (Z), kung ihahambing natin ang bilang ng mga particle ng insidente (N) sa bilang (dN) ng mga particle na nakakalat sa isang anggulo, kung gayon ang function ay depende lamang sa singil ng scattering nucleus. Sa pamamagitan ng pagsasagawa ng mga eksperimento at paglalapat ng formula ni Rutherford, natagpuan ni Chadwick ang mga singil ng nuclei ng platinum, pilak at tanso.

Mga halimbawa ng paglutas ng problema

HALIMBAWA 1

Mag-ehersisyo	Ang isang metal plate ay irradiated - na may mga particle na may mahusay na bilis. Ang ilang bahagi ng mga particle na ito sa panahon ng nababanat na pakikipag-ugnayan sa nuclei ng mga metal na atom ay nagbabago sa direksyon ng kanilang paggalaw sa kabaligtaran. Ano ang singil ng nucleus ng metal atoms (q), kung pinakamababang distansya diskarte ng particle at ang nucleus ay katumbas ng r. Ang masa ng isang particle ay katumbas ng bilis nito v. Kapag nilulutas ang problema, maaaring mapabayaan ang relativistic effect. Ang mga particle ay itinuturing na punto, ang nucleus ay hindi kumikibo at punto.
Solusyon	Gumawa tayo ng drawing. Ang paglipat patungo sa nucleus ng isang atom, ang particle ay nagtagumpay sa puwersa ng Coulomb, na nagtataboy dito mula sa nucleus, dahil ang particle at ang nucleus ay may mga positibong singil. Kinetic energy gumagalaw - pumapasok ang butil potensyal na enerhiya pakikipag-ugnayan ng nucleus ng isang metal na atom at - mga particle. Ang batas ng konserbasyon ng enerhiya ay dapat kunin bilang batayan para sa paglutas ng problema.: Nakikita namin ang potensyal na enerhiya ng mga particle na may point charge bilang: kung saan ang singil ng mga particle ay: , dahil at - ang mga particle ay ang nucleus ng helium atom, na binubuo ng dalawang proton at dalawang neutron, dahil ipinapalagay namin na ang eksperimento ay isinasagawa sa hangin. Kinetic energy - ang mga particle bago bumangga sa nucleus ng isang atom ay katumbas ng: Alinsunod sa (1.1), itinutumbas namin ang mga tamang bahagi ng mga expression (1.2) at (1.3), mayroon kaming: Mula sa formula (1.4) ipinapahayag namin ang singil ng nucleus:
Sagot

Belkin I.K. Ang singil ng atomic nucleus at periodic system ng mga elemento ni Mendeleev // Kvant. - 1984. - Hindi. 3. - S. 31-32.

Sa pamamagitan ng espesyal na kasunduan sa editoryal board at mga editor ng journal na "Kvant"

Ang mga modernong ideya tungkol sa istraktura ng atom ay lumitaw noong 1911-1913, pagkatapos ng mga sikat na eksperimento ng Rutherford sa pagkalat ng mga particle ng alpha. Sa mga eksperimentong ito, ipinakita iyon α -mga particle (positibo ang kanilang singil), na nahuhulog sa isang manipis na metal foil, kung minsan ay nalilihis ng malalaking anggulo at itinapon pa pabalik. Maaari lamang itong ipaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang positibong singil sa atom ay puro sa isang bale-wala na dami. Kung iniisip natin ito sa anyo ng isang bola, kung gayon, tulad ng itinatag ni Rutherford, ang radius ng bola na ito ay dapat na humigit-kumulang 10 -14 -10 -15 m, na sampu at daan-daang libong beses mas maliliit na sukat atom sa kabuuan (~10 -10 m). Malapit lamang sa gayong maliit na positibong singil ang maaaring magkaroon ng isang electric field na may kakayahang itapon α - isang butil na gumagalaw sa bilis na humigit-kumulang 20,000 km/s. Tinawag ni Rutherford ang bahaging ito ng atom na nucleus.

Ito ay kung paano lumitaw ang ideya na ang isang atom ng anumang sangkap ay binubuo ng isang positibong sisingilin na nucleus at mga negatibong sisingilin na mga electron, ang pagkakaroon nito sa mga atom ay naitatag nang mas maaga. Malinaw, dahil ang atom sa kabuuan ay neutral sa kuryente, ang singil ng nucleus ay dapat ayon sa numero. ay ang bayad lahat ng mga electron sa isang atom. Kung tinutukoy natin ang modulus ng singil ng elektron sa pamamagitan ng titik e(elementary charge), tapos yung charge q dapat pantay ang mga core ko q ako = Ze, Saan Z- isang integer, katumbas ng bilang mga electron sa isang atom. Ngunit kung ano ang numero Z? Ano ang bayad q ako core?

Mula sa mga eksperimento ng Rutherford, na naging posible upang matukoy ang laki ng nucleus, sa prinsipyo, posible na matukoy ang halaga ng singil ng nucleus. Pagkatapos ng lahat, ang electric field na tumatanggi α -particle, ay nakasalalay hindi lamang sa laki, kundi pati na rin sa singil ng nucleus. At talagang tinantya ni Rutherford ang singil ng nucleus. Ayon kay Rutherford, ang singil ng nucleus ng isang atom ng isa o iba pa elemento ng kemikal humigit-kumulang katumbas ng kalahati ng relatibong atomic mass nito A, pinarami ng elementary charge e, yan ay

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

Ngunit, kakaiba, ang tunay na singil ng nucleus ay itinatag hindi ni Rutherford, ngunit ng isa sa mga mambabasa ng kanyang mga artikulo at ulat, ang Dutch scientist na si Van den Broek (1870-1926). Ito ay kakaiba dahil si Van den Broek ay hindi isang physicist sa pamamagitan ng edukasyon at propesyon, ngunit isang abogado.

Bakit si Rutherford, nang sinusuri ang mga singil ng atomic nuclei, ay iniugnay ang mga ito sa atomic na masa? Ang katotohanan ay noong 1869 D. I. Mendeleev ay lumikha ng isang pana-panahong sistema ng mga elemento ng kemikal, inayos niya ang mga elemento sa pagkakasunud-sunod ng pagtaas ng kanilang mga kamag-anak na atomic na masa. At sa nakalipas na apatnapung taon, ang lahat ay naging bihasa sa katotohanan na ang pinaka mahalagang katangian elemento ng kemikal - ang relatibong atomic mass nito, na siyang nagpapakilala sa isang elemento sa isa pa.

Samantala, ito ay sa oras na ito, sa simula ng ika-20 siglo, na ang mga paghihirap ay lumitaw sa sistema ng mga elemento. Sa pag-aaral ng kababalaghan ng radyaktibidad, isang bilang ng mga bagong radioactive na elemento ang natuklasan. At tila walang lugar para sa kanila sa sistema ni Mendeleev. Tila kailangang baguhin ang sistema ni Mendeleev. Ito ang lalong ikinabahala ni Van den Broek. Sa paglipas ng ilang taon, iminungkahi niya ang ilang mga pagpipilian para sa isang pinalawak na sistema ng mga elemento, kung saan magkakaroon ng sapat na espasyo hindi lamang para sa mga hindi pa natutuklasang matatag na elemento (D. I. Mendeleev mismo ay "nag-ingat" sa mga lugar para sa kanila), ngunit din para sa radioactive elements din. Ang huling bersyon ni Van den Broek ay nai-publish noong unang bahagi ng 1913, mayroon itong 120 na lugar, at sinakop ng uranium ang cell number na 118.

Sa parehong taon, 1913, ang mga resulta ay nai-publish pinakabagong pananaliksik nakakalat α -mga particle sa malalaking anggulo, na isinagawa ng mga collaborator ni Rutherford na sina Geiger at Marsden. Sinusuri ang mga resultang ito, ginawa ni Van den Broek pangunahing pagtuklas. Nahanap niya na ang numero Z sa pormula q ako = Ze ay hindi katumbas ng kalahati ng relatibong masa ng isang atom ng isang elemento ng kemikal, ngunit sa serial number nito. At, bukod dito, ang ordinal na numero ng elemento sa sistemang Mendeleev, at hindi sa kanyang, Van den Broek, 120-lokal na sistema. Ang sistema ni Mendeleev, lumalabas, ay hindi kailangang baguhin!

Ito ay sumusunod mula sa ideya ni Van den Broek na ang bawat atom ay binubuo ng isang atomic nucleus, na ang singil ay katumbas ng serial number ng kaukulang elemento sa sistema ng Mendeleev, na pinarami ng elementarya na singil, at mga electron, ang bilang kung saan sa atom ay katumbas din ng serial number ng elemento. (Ang isang tansong atom, halimbawa, ay binubuo ng isang nucleus na may singil na 29 e, at 29 na mga electron.) Naging malinaw na intuitively ni D. I. Mendeleev na inayos ang mga elemento ng kemikal sa pataas na pagkakasunud-sunod hindi sa atomic mass ng elemento, ngunit sa singil ng nucleus nito (bagaman hindi niya alam ang tungkol dito). Dahil dito, ang isang elemento ng kemikal ay naiiba sa iba hindi sa atomic mass nito, ngunit sa singil ng atomic nucleus. Ang singil ng nucleus ng isang atom ay pangunahing katangian elemento ng kemikal. May mga atomo iba't ibang elemento, ngunit may parehong atomic na masa (mayroon silang isang espesyal na pangalan - isobars).

Ang katotohanan na hindi mga atomic na masa ang tumutukoy sa posisyon ng isang elemento sa system ay makikita rin mula sa periodic table: sa tatlong lugar, ang panuntunan ng pagtaas ng atomic mass ay nilabag. Kaya, ang relatibong atomic mass ng nickel (No. 28) ay mas mababa kaysa sa cobalt (No. 27), para sa potassium (No. 19) ito ay mas mababa kaysa sa argon (No. 18), para sa iodine (No. 53) ito ay mas mababa kaysa sa tellurium (No. 52).

Ang pagpapalagay ng kaugnayan sa pagitan ng singil ng atomic nucleus at ang atomic number ng elemento ay madaling ipinaliwanag ang mga patakaran para sa displacement sa panahon ng radioactive transformations, na natuklasan sa parehong 1913 ("Physics 10", § 103). Sa katunayan, kapag inilabas ng nucleus α isang particle na may singil na dalawa mga singil sa elementarya, ang singil ng nucleus, at samakatuwid nito serial number(karaniwan na ngayong tinatawag na - atomic number) ay dapat bumaba ng dalawang unit. Kapag naglalabas β -particle, iyon ay, isang negatibong sisingilin na elektron, dapat itong tumaas ng isang yunit. Ito ang tungkol sa mga panuntunan sa pag-alis.

Ang ideya ng Van den Broek sa lalong madaling panahon (literal sa parehong taon) ay natanggap ang una, kahit na hindi direkta, pang-eksperimentong kumpirmasyon. Medyo mamaya, ang kawastuhan nito ay napatunayan sa pamamagitan ng direktang pagsukat ng singil ng nuclei ng maraming elemento. Malinaw na naglaro siya mahalagang papel V karagdagang pag-unlad physics ng atom at atomic nucleus.

Sa pagsisiyasat sa pagdaan ng isang α-particle sa isang manipis na gintong foil (tingnan ang Seksyon 6.2), napag-isipan ni E. Rutherford na ang isang atom ay binubuo ng isang mabigat na positibong sisingilin na nucleus at mga electron na nakapalibot dito.

core tinawag gitnang bahagi atom,kung saan halos lahat ng masa ng isang atom at ang positibong singil nito ay puro.

SA komposisyon ng atomic nucleus ay kasama elementarya na mga particle : mga proton At mga neutron (mga nucleon mula sa salitang Latin nucleus- core). ganyan modelo ng proton-neutron ang core ay iminungkahi Sobyet na pisiko noong 1932 D.D. Ivanenko. Ang proton ay may positibong singil e + = 1.06 10 -19 C at isang rest mass m p\u003d 1.673 10 -27 kg \u003d 1836 ako. Neutron ( n) ay isang neutral na particle na may rest mass m n= 1.675 10 -27 kg = 1839 ako(kung saan ang masa ng elektron ako, ay katumbas ng 0.91 10 -31 kg). Sa fig. 9.1 ay nagpapakita ng istraktura ng helium atom ayon sa mga ideya ng pagtatapos ng XX - maagang XXI V.

Core charge katumbas Ze, Saan e ay ang singil ng proton, Z- numero ng pagsingil katumbas ng serial number elemento ng kemikal sa periodic system ng mga elemento ni Mendeleev, i.e. ang bilang ng mga proton sa nucleus. Ang bilang ng mga neutron sa isang nucleus ay tinutukoy N. Karaniwan Z > N.

Nuclei na may Z= 1 hanggang Z = 107 – 118.

Bilang ng mga nucleon sa nucleus A = Z + N tinawag Pangkalahatang numero . nuclei na may pareho Z, ngunit iba A tinawag isotopes. Mga kernel, na, sa parehong A magkaiba Z, ay tinatawag mga isobar.

Ang nucleus ay tinutukoy ng parehong simbolo ng neutral na atom, kung saan X ay ang simbolo para sa isang kemikal na elemento. Halimbawa: hydrogen Z= 1 ay may tatlong isotopes: – protium ( Z = 1, N= 0), ay deuterium ( Z = 1, N= 1), – tritium ( Z = 1, N= 2), ang lata ay may 10 isotopes, at iba pa. Sa karamihan ng mga isotopes ng parehong elemento ng kemikal, mayroon silang parehong kemikal at malapit pisikal na katangian. Sa kabuuan, mga 300 stable isotopes at higit sa 2000 natural at artipisyal na nakuha ang kilala. radioactive isotopes.

Ang laki ng nucleus ay nailalarawan sa pamamagitan ng radius ng nucleus, na may kondisyon na kahulugan dahil sa paglabo ng hangganan ng nucleus. Kahit na si E. Rutherford, sa pagsusuri sa kanyang mga eksperimento, ay nagpakita na ang laki ng nucleus ay humigit-kumulang 10-15 m (ang laki ng isang atom ay 10-10 m). Mayroong isang empirical formula para sa pagkalkula ng core radius:

,

(9.1.1)

saan R 0 = (1.3 - 1.7) 10 -15 m. Mula dito makikita na ang dami ng nucleus ay proporsyonal sa bilang ng mga nucleon.

Ang density ng nuclear substance ay nasa order na 10 17 kg/m 3 at pare-pareho para sa lahat ng nuclei. Ito ay lubos na lumampas sa density ng mga siksik na ordinaryong sangkap.

Ang mga proton at neutron ay fermion, dahil may spin ħ /2.

Ang nucleus ng isang atom ay may sariling angular momentum – nuclear spin :

,

(9.1.2)

saan ako – panloob(kumpleto)spin quantum number.

Numero ako tumatanggap ng integer o half-integer na mga halaga 0, 1/2, 1, 3/2, 2, atbp. Mga kernel na may kahit A mayroon integer spin(sa mga yunit ħ ) at sundin ang mga istatistika Bose–Einstein(mga boson). Mga kernel na may kakaiba A mayroon half-integer spin(sa mga yunit ħ ) at sundin ang mga istatistika Fermi–Dirac(mga. ang nuclei ay mga fermion).

Ang mga particle ng nuklear ay may sariling mga magnetic moment, na tumutukoy sa magnetic moment ng nucleus sa kabuuan. Ang yunit para sa pagsukat ng magnetic moments ng nuclei ay nuclear magneton μ lason:

.

(9.1.3)

Dito e – ganap na halaga singil ng elektron, m p ay ang masa ng proton.

Nuclear magneton sa m p/ako= 1836.5 beses na mas maliit kaysa sa Bohr magneton, kaya sinusundan nito iyon ang mga magnetic na katangian ng mga atom ay tinutukoy magnetic properties mga electron nito .

May kaugnayan sa pagitan ng pag-ikot ng nucleus at ng magnetic moment nito:

,

(9.1.4)

kung saan γ lason - nuclear gyromagnetic ratio.

Ang neutron ay may negatibong magnetic moment μ n≈ – 1.913μ lason dahil ang direksyon ng neutron spin at ang magnetic moment nito ay magkasalungat. Magnetic na sandali ang proton ay positibo at katumbas ng μ R≈ 2.793μ lason. Ang direksyon nito ay kasabay ng direksyon ng proton spin.

Ang pamamahagi ng electric charge ng mga proton sa ibabaw ng nucleus sa pangkalahatang kaso asymmetrically. Ang sukat ng paglihis ng distribusyon na ito mula sa spherically symmetric ay quadrupole electric moment ng nucleus Q. Kung ang density ng singil ay ipinapalagay na pareho sa lahat ng dako, kung gayon Q natutukoy lamang sa pamamagitan ng hugis ng nucleus. Kaya, para sa isang ellipsoid ng rebolusyon

,

(9.1.5)

saan b ay ang semiaxis ng ellipsoid sa direksyon ng pag-ikot, A- axis sa patayong direksyon. Para sa isang nucleus na nakaunat sa direksyon ng pag-ikot, b > A At Q> 0. Para sa isang nucleus oblate sa direksyong ito, b < a At Q < 0. Для сферического распределения заряда в ядре b = a At Q= 0. Totoo ito para sa nuclei na may spin katumbas ng 0 o ħ /2.

Upang tingnan ang mga demo, mag-click sa naaangkop na hyperlink:

Sa gitna ng anumang agham ay namamalagi ang isang bagay na maliit at mahalaga. Sa biology ito ay isang cell, sa linguistic ito ay isang letra at tunog, sa engineering ito ay isang cog, sa construction ito ay isang butil ng buhangin, at para sa kimika at pisika ang pinakamahalagang bagay ay ang atom, ang istraktura nito.

Ang artikulong ito ay inilaan para sa mga taong higit sa 18 taong gulang.

Over 18 ka na ba?

Si Atom ang isa pinakamaliit na butil lahat ng bagay na nakapaligid sa atin, na nagdadala ng lahat ng kinakailangang impormasyon, isang butil na tumutukoy sa mga katangian at singil. Sa mahabang panahon inisip ng mga siyentipiko na ito ay hindi mahahati, isa, ngunit sa mahabang oras, araw, buwan at taon, mga pag-aaral, pag-aaral at mga eksperimento ang isinagawa na nagpapatunay na ang atom ay mayroon ding sariling istraktura. Sa madaling salita, ang mikroskopikong bola na ito ay binubuo ng mas maliliit na bahagi na nakakaapekto sa laki ng nucleus, mga katangian at singil nito. Ang istraktura ng mga particle na ito ay ang mga sumusunod:

• mga electron;
• ang nucleus ng isang atom.

Ang huli ay maaari ding hatiin sa napaka-elementarya na mga bahagi, na sa agham ay tinatawag na mga proton at neuron, kung saan mayroong malinaw na bilang sa bawat kaso.

Ang bilang ng mga proton na nasa nucleus ay nagpapahiwatig ng istraktura ng shell, na binubuo ng mga electron. Ang shell na ito, sa turn, ay naglalaman ng lahat mga kinakailangang katangian tiyak na materyal, sangkap o bagay. Ang pagkalkula ng kabuuan ng mga proton ay napakasimple - sapat na upang malaman ang serial number ng pinakamaliit na bahagi ng sangkap (atom) sa kilalang periodic table. Ang halagang ito ay tinatawag ding atomic number at denoted Latin na titik"Z". Mahalagang tandaan na ang mga proton ay may positibong singil, at sa pagsulat ang halagang ito ay tinukoy bilang +1.

Ang mga neuron ay ang pangalawang bahagi ng nucleus ng isang atom. elementary palang subatomic na butil, na walang singil, hindi katulad ng mga electron o proton. Ang mga neuron ay natuklasan noong 1932 ni J. Chadwick, kung saan, pagkaraan ng 3 taon, natanggap niya Nobel Prize. sa mga aklat-aralin at mga siyentipikong papel sila ay itinalaga bilang Latin na karakter na "n".

Ang ikatlong bahagi ng atom ay ang electron, na nasa monotonous na paggalaw sa paligid ng nucleus, kaya lumilikha ng isang ulap. Ang butil na ito ang pinakamagaan sa lahat ng nalalaman modernong agham, na nangangahulugan na ang singil nito ay ang pinakamaliit din. Ang electron ay tinutukoy sa titik mula sa −1.

Ito ay ang kumbinasyon ng mga positibo at negatibong mga particle sa istraktura na gumagawa ng atom na isang uncharged o neutrally charged particle. Ang core, kumpara sa pangkalahatang sukat ng buong atom, napakaliit, ngunit nasa loob nito na ang lahat ng timbang ay puro, na nagpapahiwatig ng mataas na density nito.

Paano matukoy ang singil ng nucleus ng isang atom?

Upang matukoy ang singil ng nucleus ng isang atom, kailangan mong maging mahusay sa istraktura, istraktura ng atom mismo at ang nucleus nito, maunawaan ang mga pangunahing batas ng pisika at kimika, at maging armado ng periodic table ng Mendeleev upang tukuyin ang atomic number ng isang kemikal na elemento.

1. Ang kaalaman na ang isang microscopic particle ng anumang substance ay may nucleus at mga electron sa istraktura nito, na lumilikha ng shell sa paligid nito sa anyo ng isang ulap. Ang komposisyon ng nucleus, sa turn, ay kinabibilangan ng dalawang uri ng elementarya hindi mahahati na mga particle: mga proton at neuron, na ang bawat isa ay may sariling katangian at katangian. Ang mga neuron ay walang electronic charge sa kanilang arsenal. Nangangahulugan ito na ang kanilang singil ay hindi katumbas o mas malaki kaysa o mas mababa sa zero. Ang mga proton, hindi tulad ng kanilang mga katapat, ay may positibong singil. Sa madaling salita, ang kanilang singil ng kuryente maaaring tukuyin bilang +1.
2. Ang mga electron, na isang mahalagang bahagi ng bawat atom, ay nagdadala din ng isang tiyak na uri ng singil sa kuryente. Ang mga ito ay mga elementong elementarya na may negatibong singil, at sa pagsulat ay tinukoy ang mga ito bilang −1.
3. Upang makalkula ang singil ng isang atom, kailangan mo ng kaalaman tungkol sa istraktura nito (naalala lang namin kinakailangang impormasyon), ang bilang ng mga elementarya na particle sa komposisyon. At upang malaman ang kabuuan ng singil ng isang atom, kailangan mo sa paraang matematikal idagdag ang bilang ng ilang particle (protons) sa iba (electrons). Karaniwan, ang katangian ng isang atom ay nagsasabi na ito ay electron neutral. Sa madaling salita, ang halaga ng mga electron ay katumbas ng bilang ng mga proton. Ang resulta ay ang halaga ng singil ng naturang atom ay katumbas ng zero.
4. Isang mahalagang nuance: may mga sitwasyon kung saan ang bilang ng positibo at negatibong sisingilin na elementarya na mga particle sa nucleus ay maaaring hindi pantay. Ito ay nagpapahiwatig na ang atom ay nagiging isang ion na may positibo o negatibong singil.

Ang pagtatalaga ng nucleus ng isang atom sa larangang pang-agham kamukha ni Ze. Ang pag-decipher nito ay medyo simple: Ang Z ay ang numerong itinalaga sa elemento sa kilalang periodic table, tinatawag din itong ordinal o charging number. At ito ay nagpapahiwatig ng bilang ng mga proton sa nucleus ng isang atom, at ang e ay ang singil lamang ng isang proton.

Sa modernong agham, may mga nuclei na may magkaibang kahulugan mga singil: mula 1 hanggang 118.

Isa pa mahalagang konsepto, na kailangan mong malaman mga batang chemist- Pangkalahatang numero. Ang konseptong ito ay nagpapahiwatig ng kabuuang halaga ng singil ng mga nucleon (ito ang pinakamaliit na bahagi ng nucleus ng isang atom ng isang elemento ng kemikal). At mahahanap mo ang numerong ito kung gagamitin mo ang formula: A = Z + N kung saan ang A ay ang nais na mass number, ang Z ay ang bilang ng mga proton, at ang N ay ang bilang ng mga neutron sa nucleus.

Ano ang nuclear charge ng isang bromine atom?

Upang maipakita sa pagsasanay kung paano hanapin ang singil ng isang atom ng isang kinakailangang elemento (sa aming kaso, bromine), ito ay nagkakahalaga ng pagsangguni sa periodic table ng mga elemento ng kemikal at paghahanap ng bromine doon. Ang atomic number nito ay 35. Nangangahulugan ito na ang singil ng nucleus nito ay 35 din, dahil nakadepende ito sa bilang ng mga proton sa nucleus. At ang bilang ng mga proton ay ipinahiwatig ng bilang kung saan nakatayo ang elemento ng kemikal sa dakilang gawain ni Mendeleev.

Narito ang ilang higit pang mga halimbawa upang gawing mas madali para sa mga batang chemist na kalkulahin ang kinakailangang data sa hinaharap:

• ang singil ng nucleus ng sodium atom (na) ay 11, dahil nasa ilalim ng numerong ito na makikita ito sa talahanayan ng mga elemento ng kemikal.
• ang singil ng phosphorus nucleus (na ang simbolikong pagtatalaga ay P) ay may halaga na 15, dahil iyon ay kung gaano karaming mga proton ang nasa nucleus nito;
• sulfur (na may graphic designation S) ay isang kapitbahay sa talahanayan ng nakaraang elemento, samakatuwid, ang nuclear charge nito ay 16;
• ang bakal (at mahahanap natin ito sa pagtatalagang Fe) ay nasa numero 26, na nagpapahiwatig ng parehong bilang ng mga proton sa nucleus nito, at samakatuwid ang singil ng atom;
• ang carbon (aka C) ay numero 6 periodic table, na nagpapahiwatig ng impormasyong kailangan namin;
• ang magnesium ay may atomic number 12, at sa internasyonal na simbolismo ito ay kilala bilang Mg;
• chlorine sa periodic table, kung saan ito ay nakasulat bilang Cl, ay nasa numero 17, samakatuwid nito atomic number(ibig sabihin, kailangan natin ito) pareho - 17;
• Ang calcium (Ca), na lubhang kapaki-pakinabang para sa mga batang organismo, ay matatagpuan sa numero 20;
• ang singil ng nucleus ng nitrogen atom (na may nakasulat na pagtatalaga N) ay 7, nasa ganitong pagkakasunud-sunod na ito ay ipinakita sa periodic table;
• ang barium ay nakatayo sa numerong 56, na katumbas ng atomic mass nito;
• ang elementong kemikal na selenium (Se) ay may 34 na proton sa nucleus nito, at ito ay nagpapakita na ito ang magiging singil ng nucleus ng atom nito;
• silver (o nakasulat na Ag) ay may serial number at atomic mass 47;
• kung kailangan mong malaman ang singil ng nucleus ng lithium atom (Li), pagkatapos ay kailangan mong lumiko sa simula ng mahusay na gawain ng Mendeleev, kung saan siya ay nasa numero 3;
• Ang Aurum o ang paborito nating ginto (Au) ay may atomic mass na 79;
• para sa argon, ang halagang ito ay 18;
• rubidium ay may atomic mass na 37, habang ang strontium ay may atomic mass na 38.

Posibleng ilista ang lahat ng mga bahagi ng periodic table ni Mendeleev sa napakatagal na panahon, dahil marami sa kanila (mga bahaging ito). Ang pangunahing bagay ay ang kakanyahan ng hindi pangkaraniwang bagay na ito ay malinaw, at kung kailangan mong kalkulahin ang atomic na bilang ng potasa, oxygen, silikon, sink, aluminyo, hydrogen, beryllium, boron, fluorine, tanso, fluorine, arsenic, mercury, neon , mangganeso, titanium, pagkatapos ay kailangan mo lamang sumangguni sa talahanayan ng mga elemento ng kemikal at alamin ang serial number ng isang partikular na sangkap.

Ang isang atom ay ang pinakamaliit na butil ng isang elemento ng kemikal na nagpapanatili ng lahat ng mga katangian ng kemikal nito. Ang isang atom ay binubuo ng isang positibong sisingilin na nucleus at mga negatibong sisingilin na mga electron. Ang nuclear charge ng anumang elemento ng kemikal ay katumbas ng produkto Ang Z hanggang e, kung saan ang Z ay ang serial number ng isang ibinigay na elemento sa periodic system ng mga elemento ng kemikal, ang e ay ang halaga ng elementarya na singil sa kuryente.

Elektron- ito ang pinakamaliit na particle ng isang substance na may negatibong electric charge e=1.6·10 -19 coulombs, kinuha bilang elementary electric charge. Ang mga electron, na umiikot sa paligid ng nucleus, ay matatagpuan sa mga shell ng elektron na K, L, M, atbp. Ang K ay ang shell na pinakamalapit sa nucleus. Ang laki ng isang atom ay tinutukoy ng laki ng shell ng elektron nito. Ang isang atom ay maaaring mawalan ng mga electron at maging positibong ion o makakuha ng mga electron at maging isang negatibong ion. Tinutukoy ng singil ng isang ion ang bilang ng mga electron na nawala o nakuha. Ang proseso ng pagbabago neutral na atom sa isang sisingilin na ion ay tinatawag na ionization.

atomic nucleus (ang gitnang bahagi ng atom) ay binubuo ng elementarya mga nukleyar na particle- mga proton at neutron. Ang radius ng core ay halos isang daang libong beses mas mababa sa radius atom. Ang density ng atomic nucleus ay napakataas. Mga proton- Ito ay mga stable na elementarya na particle na may unit positive electric charge at mass na 1836 beses na mas malaki kaysa sa mass ng isang electron. Ang proton ay ang nucleus ng pinakamagaan na elemento, ang hydrogen. Ang bilang ng mga proton sa nucleus ay Z. Neutron ay isang neutral (walang singil sa kuryente) elementarya na butil na may mass na napakalapit sa masa ng isang proton. Dahil ang masa ng nucleus ay ang kabuuan ng masa ng mga proton at neutron, ang bilang ng mga neutron sa nucleus ng isang atom ay A - Z, kung saan ang A ay ang mass number ng isang ibinigay na isotope (tingnan). Ang proton at neutron na bumubuo sa nucleus ay tinatawag na mga nucleon. Sa nucleus, ang mga nucleon ay nakagapos ng mga espesyal na puwersang nuklear.

Ang atomic nucleus ay naglalaman ng isang malaking halaga ng enerhiya, na inilabas kapag mga reaksyong nuklear. Ang mga reaksyong nuklear ay nangyayari kapag ang atomic nuclei ay nakikipag-ugnayan sa elementarya na mga particle o sa nuclei ng iba pang mga elemento. Bilang resulta ng mga reaksyong nuklear, nabuo ang mga bagong nuclei. Halimbawa, ang isang neutron ay maaaring mag-transform sa isang proton. Sa kasong ito, ang isang beta particle, ibig sabihin, isang electron, ay pinalabas mula sa nucleus.

Ang paglipat sa nucleus ng isang proton sa isang neutron ay maaaring isagawa sa dalawang paraan: alinman sa isang particle na may masa ay ibinubuga mula sa nucleus, katumbas ng masa electron, ngunit may positibong singil, na tinatawag na positron (positron decay), o ang nucleus ay kumukuha ng isa sa mga electron mula sa K-shell na pinakamalapit dito (K-capture).

Minsan ang nabuo na nucleus ay may labis na enerhiya (ito ay nasa isang nasasabik na estado) at, nagiging normal na kalagayan, naglalabas ng labis na enerhiya sa anyo electromagnetic radiation na may napakaikling wavelength. Ang enerhiya na inilabas sa mga reaksyong nuklear ay praktikal na ginagamit sa iba't ibang industriya industriya.

Ang isang atom (Greek atomos - hindi mahahati) ay ang pinakamaliit na particle ng isang kemikal na elemento na may mga katangiang kemikal nito. Ang bawat elemento ay binubuo ng mga atomo isang tiyak na uri. Ang istraktura ng isang atom ay kinabibilangan ng kernel na nagdadala ng isang positibong singil sa kuryente, at mga negatibong sisingilin na mga electron (tingnan), na bumubuo sa mga elektronikong shell nito. Ang halaga ng electric charge ng nucleus ay katumbas ng Z-e, kung saan ang e ay ang elementary electric charge, katumbas ng magnitude sa charge ng electron (4.8 10 -10 e.-st. units), at Z ang atomic number ng elementong ito sa pana-panahong sistema ng mga elemento ng kemikal (tingnan ang .). Dahil ang isang non-ionized atom ay neutral, ang bilang ng mga electron na kasama dito ay katumbas din ng Z. Ang komposisyon ng nucleus (tingnan. Atomic nucleus) ay kinabibilangan ng mga nucleon, elementarya na mga particle na may mass na humigit-kumulang 1840 beses mas malaking masa electron (katumbas ng 9.1 10 -28 g), protons (tingnan), positively charged, at chargeless neutrons (tingnan). Ang bilang ng mga nucleon sa nucleus ay tinatawag na mass number at tinutukoy ng letrang A. Ang bilang ng mga proton sa nucleus, katumbas ng Z, ay tumutukoy sa bilang ng mga electron na pumapasok sa atom, ang istraktura mga shell ng elektron at mga kemikal na katangian ng atom. Ang bilang ng mga neutron sa nucleus ay A-Z. Ang mga isotopes ay tinatawag na mga varieties ng parehong elemento, ang mga atomo na kung saan ay naiiba sa bawat isa sa mass number A, ngunit may parehong Z. Kaya, sa nuclei ng mga atomo ng iba't ibang isotopes ng isang elemento mayroong magkaibang numero mga neutron sa ang parehong numero mga proton. Kapag nagtatalaga ng isotopes, ang mass number A ay nakasulat sa tuktok ng simbolo ng elemento, at ang atomic number sa ibaba; halimbawa, ang mga isotopes ng oxygen ay tinutukoy:

Ang mga sukat ng isang atom ay tinutukoy ng mga sukat ng mga shell ng elektron at para sa lahat ng Z ay mga 10 -8 cm. Dahil ang masa ng lahat ng mga electron ng atom ay ilang libong beses na mas mababa kaysa sa masa ng nucleus, ang masa ng ang atom ay proporsyonal sa Pangkalahatang numero. Kamag-anak na masa ang isang atom ng isang ibinigay na isotope ay tinutukoy na may kaugnayan sa masa ng isang atom ng carbon isotope C 12, kinuha bilang 12 units, at tinatawag na isotopic mass. Ito ay lumalabas na malapit sa mass number ng kaukulang isotope. Ang relatibong bigat ng isang atom ng isang elemento ng kemikal ay ang average (isinasaalang-alang ang relatibong kasaganaan ng isotopes ng isang partikular na elemento) na halaga ng isotopic weight at tinatawag na atomic weight (mass).

Ang atom ay isang mikroskopikong sistema, at ang istraktura at mga katangian nito ay maipaliwanag lamang sa tulong ng quantum theory, na nilikha pangunahin noong 20s ng ika-20 siglo at nilayon upang ilarawan ang mga phenomena sa atomic scale. Ipinakita ng mga eksperimento na ang mga microparticle - mga electron, proton, atoms, atbp. - bilang karagdagan sa mga corpuscular, ay may katangian ng alon ipinahayag sa diffraction at interference. Sa quantum theory, ang isang tiyak na wave field na nailalarawan sa pamamagitan ng wave function (Ψ-function) ay ginagamit upang ilarawan ang estado ng micro-objects. Tinutukoy ng function na ito ang mga probabilidad ng mga posibleng estado ng isang micro-object, ibig sabihin, nailalarawan nito ang mga potensyal na posibilidad para sa pagpapakita ng isa o isa pa sa mga katangian nito. Ang batas ng pagkakaiba-iba ng function na Ψ sa espasyo at oras (ang Schrödinger equation), na ginagawang posible upang mahanap ang function na ito, ay gumaganap ng parehong papel sa quantum theory tulad ng sa klasikal na mekanika Ang mga batas ng paggalaw ni Newton. Ang solusyon ng Schrödinger equation sa maraming kaso ay humahantong sa discrete posibleng estado mga sistema. Kaya, halimbawa, sa kaso ng isang atom, ang serye mga function ng alon para sa mga electron na tumutugma sa iba't ibang (quantized) na halaga ng enerhiya. Ang sistema ng mga antas ng enerhiya ng atom, na kinakalkula ng mga pamamaraan ng quantum theory, ay nakatanggap ng napakatalino na kumpirmasyon sa spectroscopy. Transition ng isang atom mula sa ground state na tumutugma sa pinakamababa antas ng enerhiya E 0, sa alinman sa nasasabik na estado Ang E i ay nangyayari kapag ang isang tiyak na bahagi ng enerhiya E i - E 0 ay hinihigop. Ang isang nasasabik na atom ay napupunta sa isang hindi gaanong nasasabik o ground state, kadalasan sa paglabas ng isang photon. Sa kasong ito, ang photon energy hv ay katumbas ng pagkakaiba sa pagitan ng mga energies ng isang atom sa dalawang estado: hv= E i - E k kung saan ang h ay ang pare-pareho ng Planck (6.62·10 -27 erg·sec), v ay ang frequency ng liwanag.

Bilang karagdagan sa atomic spectra, kabuuan teorya pinapayagan na ipaliwanag ang iba pang mga katangian ng mga atomo. Sa partikular, ang valency, kalikasan kemikal na dumidikit at ang istraktura ng mga molekula, isang teorya ang nilikha sistemang pana-panahon mga elemento.