Što određuje naboj atoma. Atomska jezgra: nuklearni naboj

Uputa

U tablici D.I. Mendelejeva, kao u višekatnici stambena zgrada"" kemijski elementi, od kojih svaki zauzima svoje vlastiti stan. Dakle, svaki od elemenata ima određeni serijski broj naveden u tablici. Numeracija kemijskih elemenata počinje s lijeva na desno i odozgo. U tablici, vodoravni redovi se nazivaju razdoblja, a okomiti stupci nazivaju se grupe. To je važno jer se po broju grupe ili razdoblja također mogu karakterizirati neki parametri. atom.

Atom je kemijski nedjeljiv, ali se u isto vrijeme sastoji od manjih sastavni dijelovi, koji uključuju (pozitivno nabijene čestice), (negativno nabijene) (neutralne čestice). Glavnina atom u jezgri (zbog protona i neutrona), oko koje se vrte elektroni. Općenito, atom je električno neutralan, odnosno broj pozitivnih troškovi podudara se s brojem negativnih, dakle, brojem protona i isti je. pozitivan naboj jezgre atom odvija samo na račun protona.

Primjer br. 1. Odredite naboj jezgre atom ugljik (C). Počinjemo analizirati kemijski element ugljik, usredotočujući se na tablicu D.I. Mendelejeva. Ugljik je u “stanu” broj 6. Stoga je jezgre+6 zbog 6 protona (pozitivno nabijenih čestica) koji se nalaze u jezgri. S obzirom da je atom električno neutralan, to znači da će biti i 6 elektrona.

Primjer br. 2. Odredite naboj jezgre atom aluminij (Al). Aluminij ima serijski broj - broj 13. Dakle, naboj jezgre atom aluminij +13 (zbog 13 protona). Također će biti 13 elektrona.

Primjer br. 3. Odredite naboj jezgre atom srebro (Ag). Srebro ima serijski broj - br. 47. Dakle, naboj jezgre atom srebro + 47 (zbog 47 protona). Postoji i 47 elektrona.

Bilješka

U tablici D.I. Mendelejeva u jednoj ćeliji za svaku kemijski element dane su dvije numeričke vrijednosti. Nemojte brkati atomski broj i relativnu atomsku masu elementa

Atom kemijskog elementa se sastoji od jezgre i elektronička školjka. Jezgra je središnji dio atoma, u kojem je koncentrirana gotovo sva njegova masa. Za razliku od elektronske ljuske, jezgra ima pozitivnu vrijednost naplatiti.

Trebat će vam

Atomski broj kemijskog elementa, Moseleyjev zakon

Uputa

Na ovaj način, naplatiti jezgre jednak broju protona. Zauzvrat, broj protona u jezgri jednak je atomskom broju. Na primjer, atomski broj vodika je 1, to jest, jezgra vodika se sastoji od jednog protona naplatiti+1. Atomski broj natrija je 11, naplatiti njegov jezgre jednako +11.

U alfa raspadu jezgre njegov se atomski broj smanjuje za dva emisijom alfa čestice ( jezgre atom). Dakle, broj protona u jezgri koja je prošla alfa raspad također se smanjuje za dva.
Beta raspad može se dogoditi na tri različita načina. U slučaju "beta-minus" raspada, neutron se prilikom emitiranja pretvara u antineutrino. Zatim naplatiti jezgre po jedinici.
U slučaju beta-plus raspada, proton se pretvara u neutron, pozitron i neutrino, naplatiti jezgre smanjuje se za jedan.
U slučaju elektroničkog hvatanja naplatiti jezgre također se smanjuje za jedan.

Naplatiti jezgre također se može odrediti iz frekvencije spektralnih linija karakteristično zračenje atom. Prema Moseleyjevom zakonu: sqrt(v/R) = (Z-S)/n, gdje je v spektralno karakteristično zračenje, R je Rydbergova konstanta, S je konstanta screeninga, n je glavni kvantni broj.
Dakle, Z = n*sqrt(v/r)+s.

Videi sa sličnim sadržajem

Izvori:

Kako se mijenja nuklearni naboj?

Atom je najmanja čestica svakog elementa koja nosi njegova kemijska svojstva. I postojanje i struktura atoma bili su predmet rasprave i proučavanja od davnina. Utvrđeno je da je struktura atoma slična strukturi Sunčev sustav: u središtu je jezgra, koja zauzima vrlo malo prostora, ali je u sebi koncentrirala gotovo cijelu masu; "planeti" kruže oko njega - elektroni koji nose negativ troškovi. Kako možete pronaći naplatu? jezgre atom?

Uputa

Svaki atom je električno neutralan. Ali budući da nose negativne troškovi, moraju biti uravnoteženi suprotnim nabojima. To je istina. Pozitivan troškovi nose čestice zvane protoni smještene u jezgri atoma. Proton je mnogo masivniji od elektrona: teži čak 1836 elektrona!

Najjednostavniji slučaj je atom vodika prvog elementa u periodnom sustavu. Gledajući u tablicu, vidjet ćete da se nalazi na prvom broju, a njegova jezgra se sastoji od jednog protona, oko kojeg se jedini okreće. Iz toga slijedi jezgre atom vodika je +1.

Jezgre ostalih elemenata ne sastoje se više samo od protona, već i od takozvanih "neutrona". Kao što možete lako zaključiti iz samog imena, oni nemaju nikakav naboj, niti negativan niti pozitivan. Stoga zapamtite: bez obzira koliko je neutrona uključeno u atom jezgre, utječu samo na njegovu masu, ali ne i na naboj.

Prema tome, veličina pozitivnog naboja jezgre atom ovisi samo o tome koliko protona sadrži. Ali budući da je, kao što je već navedeno, atom električno neutralan, njegova jezgra mora sadržavati isti broj protona, okreće se oko jezgre. Broj protona određen je serijskim brojem elementa u periodnom sustavu.

Razmotrite nekoliko elemenata. Na primjer, poznat i vitalan potreban kisik nalazi se u "ćeliji" na broju 8. Dakle, njena jezgra sadrži 8 protona, a naboj jezgre bit će +8. Željezo zauzima "ćeliju" s brojem 26 i, prema tome, ima naboj jezgre+26. I metal - sa serijskim brojem 79 - imat će potpuno isti naboj jezgre(79), sa znakom +. Prema tome, atom kisika sadrži 8 elektrona, atom - 26, a atom zlata - 79.

Videi sa sličnim sadržajem

U normalnim uvjetima, atom je električno neutralan. U ovom slučaju, jezgra atoma, koja se sastoji od protona i neutrona, je pozitivna, a elektroni nose negativan naboj. Uz višak ili nedostatak elektrona, atom se pretvara u ion.

Uputa

Kemijski spojevi mogu biti molekularne ili ionske prirode. Molekule su također električno neutralne, a ioni nose određeni naboj. Dakle, molekula amonijaka NH3 je neutralna, ali je amonijev ion NH4+ pozitivno nabijen. Veze u molekuli amonijaka, nastale po tipu izmjene. Četvrti atom vodika dodaje se prema mehanizmu donor-akceptor, to je također kovalentna veza. Amonij nastaje kada amonijak reagira s kiselim otopinama.

Važno je razumjeti da naboj jezgre elementa ne ovisi o kemijskim transformacijama. Koliko god elektrona dodali ili oduzeli, naboj jezgre ostaje isti. Na primjer, atom O, anion O- i kation O+ karakteriziraju isti nuklearni naboj +8. U ovom slučaju, atom ima 8 elektrona, anion 9, kation - 7. Sama jezgra može se promijeniti samo kroz nuklearne transformacije.

Najčešći tip nuklearne reakcije- radioaktivni raspad koji se može dogoditi u prirodno okruženje. Atomska masa elemenata koji prolaze kroz takav raspad navedena je u uglastim zagradama. To znači da maseni broj nije stalan, mijenja se tijekom vremena.

U periodični sustav elementi D.I. Srebro Mendeljejeva ima serijski broj 47 i oznaku "Ag" (argentum). Naziv ovog metala vjerojatno dolazi od latinskog "argos", što znači "bijeli", "sjaji".

Uputa

Srebro je čovječanstvu bilo poznato još u 4. tisućljeću pr. U Drevni Egiptčak se zvalo "bijelo zlato". Ovaj metal se u prirodi nalazi i u prirodnom obliku i u obliku spojeva, na primjer, sulfida. Srebrni grumenčići su teški i često sadrže nečistoće zlata, žive, bakra, platine, antimona i bizmuta.

Kemijska svojstva srebro.

Srebro pripada skupini prijelaznih metala i ima sva svojstva metala. Međutim, aktivnost srebra je niska - u elektrokemijskom nizu napona metala, nalazi se desno od vodika, gotovo na samom kraju. U spojevima srebro najčešće pokazuje oksidacijsko stanje +1.

U normalnim uvjetima srebro ne reagira s kisikom, vodikom, dušikom, ugljikom, silicijem, ali stupa u interakciju sa sumporom, stvarajući srebrni sulfid: 2Ag+S=Ag2S. Kada se zagrije, srebro stupa u interakciju s halogenima: 2Ag+Cl2=2AgCl↓.

Topljivi srebrni nitrat AgNO3 koristi se za kvalitativno određivanje halogenih iona u otopini – (Cl-), (Br-), (I-): (Ag+)+(Hal-)=AgHal↓. Na primjer, kada je u interakciji s anionima klora, srebro daje netopivi bijeli talog AgCl↓.

Zašto srebrno posuđe potamni kada je izloženo zraku?

Razlog postupne proizvodnje srebrnih proizvoda je taj što srebro reagira sa sumporovodikom sadržanim u zraku. Kao rezultat, na površini metala nastaje Ag2S film: 4Ag+2H2S+O2=2Ag2S+2H2O.

U srcu svake znanosti leži nešto malo i važno. U biologiji je to stanica, u lingvistici je to slovo i zvuk, u strojarstvu je to zupčanik, u građevinarstvu je zrno pijeska, a za kemiju i fiziku najvažniji je atom, njegova struktura.

Ovaj članak je namijenjen osobama starijim od 18 godina.

Imate li već 18 godina?

Atom je ona najmanja čestica svega što nas okružuje, koja nosi sve potrebne informacije, čestica koja određuje karakteristike i naboje. Dugo vrijeme znanstvenici su mislili da je nedjeljiv, jedan, ali duge sate, dane, mjesece i godine provodile su se studije, studije i eksperimenti koji su dokazali da atom ima i svoju strukturu. Drugim riječima, ova mikroskopska kugla sastoji se od još manjih komponenti koje utječu na veličinu njezine jezgre, svojstva i naboj. Struktura ovih čestica je sljedeća:

elektroni;
jezgra atoma.

Potonji se također mogu podijeliti na vrlo elementarne dijelove, koji se u znanosti nazivaju protoni i neuroni, kojih u svakom slučaju postoji jasan broj.

Broj protona koji se nalaze u jezgri ukazuje na strukturu ljuske koja se sastoji od elektrona. Ova ljuska, zauzvrat, sadrži sva potrebna svojstva određenog materijala, tvari ili predmeta. Izračunavanje zbroja protona vrlo je jednostavno – dovoljno je znati serijski broj najmanjeg dijela tvari (atoma) u poznatom periodnom sustavu. Ova vrijednost se također naziva atomskim brojem i označava latinično slovo"Z". Važno je zapamtiti da protoni imaju pozitivan naboj, a u pisanom obliku ta se vrijednost definira kao +1.

Neuroni su druga komponenta jezgre atoma. Ovo je elementarna subatomska čestica koja ne nosi nikakav naboj, za razliku od elektrona ili protona. Neurone je 1932. otkrio J. Chadwick, za što je 3 godine kasnije dobio Nobelovu nagradu. U udžbenicima i znanstvenim radovima nazivaju se latinskim znakom "n".

Treća komponenta atoma je elektron, koji se monotono giba oko jezgre stvarajući tako oblak. Upravo je ova čestica najlakša od svih poznatih moderna znanost, što znači da je i njegov naboj najmanji.Elektron je označen slovom od −1.

Kombinacija pozitivnih i negativnih čestica u strukturi čini atom nenabijenom ili neutralno nabijenom česticom. Jezgra je, u usporedbi s ukupnom veličinom cijelog atoma, vrlo mala, ali u njoj je koncentrirana sva težina, što ukazuje na njegovu veliku gustoću.

Kako odrediti naboj jezgre atoma?

Da biste odredili naboj jezgre atoma, morate biti dobro upućeni u strukturu, strukturu samog atoma i njegove jezgre, razumjeti osnovne zakone fizike i kemije, a također biti naoružani periodnim sustavom Mendelejeva za odrediti atomski broj kemijskog elementa.

Spoznaja da mikroskopska čestica bilo koje tvari u svojoj strukturi ima jezgru i elektrone koji oko sebe stvaraju ljusku u obliku oblaka. Jezgra, pak, uključuje dvije vrste elementarnih nedjeljivih čestica: protone i neurone, od kojih svaki ima svoja svojstva i karakteristike. Neuroni nemaju elektronički naboj u svom arsenalu. To znači da njihov naboj nije ni jednak ni veći od ili manje od nule. Protoni, za razliku od svojih kolega, nose pozitivan naboj. Drugim riječima, njihova električno punjenje može se označiti kao +1.
Elektroni, koji su sastavni dio svakog atoma, također nose određenu vrstu električnog naboja. One su negativno nabijene elementarne čestice, a napisane su definirane kao −1.
Da biste izračunali naboj atoma, potrebno vam je znanje o njegovoj strukturi (upravo smo se sjetili potrebnih informacija), broju elementarnih čestica u sastavu. A da biste saznali zbroj naboja atoma, trebate matematički dodati broj nekih čestica (protona) drugim (elektronima). Obično, karakteristika atoma kaže da je elektron neutralan. Drugim riječima, vrijednost elektrona jednaka je broju protona. Rezultat je da je vrijednost naboja takvog atoma jednaka nuli.
Važna nijansa: postoje situacije kada broj pozitivno i negativno nabijenih elementarnih čestica u jezgri možda nije jednak. To sugerira da atom postaje ion s pozitivnim ili negativnim nabojem.

Oznaka jezgre atoma u znanstveno polje izgleda kao Ze. Dešifriranje ovoga je prilično jednostavno: Z je broj dodijeljen elementu u poznatom periodnom sustavu, također se naziva redni ili broj za naplatu. I označava broj protona u jezgri atoma, a e je samo naboj protona.

U modernoj znanosti postoje jezgre s drugačije značenje naknade: od 1 do 118.

Drugi važan koncept koji mladi kemičari moraju poznavati je maseni broj. Ovaj koncept označava ukupnu količinu naboja nukleona (to su vrlo male komponente jezgre atoma kemijskog elementa). A ovaj broj možete pronaći ako koristite formulu: A = Z + N gdje je A željeni maseni broj, Z je broj protona, a N broj neutrona u jezgri.

Koliki je nuklearni naboj atoma broma?

U praksi pokazati kako pronaći naboj atoma potrebni element(u našem slučaju brom), trebali biste se pozvati na periodni sustav kemijskih elemenata i tamo pronaći brom. Njegov atomski broj je 35. To znači da je naboj njegove jezgre također 35, budući da ovisi o broju protona u jezgri. A broj protona označen je brojem pod kojim kemijski element stoji u velikom djelu Mendeljejeva.

Evo još nekoliko primjera koji će mladim kemičarima olakšati izračunavanje potrebnih podataka u budućnosti:

naboj jezgre atoma natrija (na) je 11, budući da se pod tim brojem može naći u tablici kemijskih elemenata.
naboj jezgre fosfora (čija je simbolička oznaka P) ima vrijednost 15, jer je toliko protona u njezinoj jezgri;
sumpor (s grafičkom oznakom S) je susjed u tablici prethodnog elementa, stoga je njegov nuklearni naboj 16;
željezo (a možemo ga pronaći u oznaci Fe) nalazi se na broju 26, što označava isti broj protona u njegovoj jezgri, a time i naboj atoma;
ugljik (aka C) nalazi se ispod 6. broja periodnog sustava, što ukazuje na informacije koje su nam potrebne;
magnezij ima atomski broj 12, a u međunarodnoj simbolici poznat je kao Mg;
klor u periodnom sustavu, gdje je zapisan kao Cl, je broj 17, pa je njegov atomski broj (naime, potreban nam je) isti - 17;
kalcij (Ca), koji je toliko koristan za mlade organizme, nalazi se na broju 20;
naboj jezgre atoma dušika (sa pisanom oznakom N) je 7, tim redoslijedom je prikazan u periodnom sustavu;
barij stoji na broju 56, što je jednako njegovoj atomskoj masi;
kemijski element selen (Se) ima 34 protona u svojoj jezgri, a to pokazuje da će to biti naboj jezgre njegovog atoma;
srebro (ili napisani Ag) ima serijski broj i atomsku masu 47;
ako trebate saznati naboj jezgre litijevog atoma (Li), onda se trebate obratiti na početak velikog djela Mendeljejeva, gdje je on na broju 3;
Aurum ili naše omiljeno zlato (Au) ima atomsku masu od 79;
za argon, ova vrijednost je 18;
rubidij ima atomsku masu 37, dok stroncij ima atomsku masu 38.

Moguće je nabrajati sve komponente Mendeljejevljevog periodnog sustava jako dugo, jer ih ima puno (ovih komponenti). Glavna stvar je da je suština ovog fenomena jasna, a ako trebate izračunati atomski broj kalija, kisika, silicija, cinka, aluminija, vodika, berilija, bora, fluora, bakra, fluora, arsena, žive, neona , mangan, titan, onda samo trebate pogledati tablicu kemijskih elemenata i saznati serijski broj određene tvari.

Belkin I.K. Naboj atomske jezgre i Mendeljejevljev periodični sustav elemenata // Kvant. - 1984. - br. 3. - S. 31-32.

Po posebnom dogovoru s uredništvom i uredništvom časopisa "Kvant"

Moderne ideje o strukturi atoma nastale su 1911.-1913., nakon poznatih Rutherfordovih eksperimenata o raspršenju alfa čestica. U ovim eksperimentima se pokazalo da α -čestice (njihov naboj je pozitivan), padajući na tanku metalnu foliju, ponekad se odbijaju pod velikim kutovima, pa čak i odbacuju unatrag. To bi se moglo objasniti samo činjenicom da je pozitivni naboj u atomu koncentriran u zanemarivom volumenu. Ako je zamislimo u obliku lopte, tada bi, kako je Rutherford ustanovio, polumjer ove lopte trebao biti otprilike 10 -14 -10 -15 m, što je desetine i stotine tisuća puta manje veličine atom u cjelini (~10 -10 m). Samo blizu tako mali pozitivan naboj može postojati električno polje sposoban odbaciti α - čestica koja se kreće brzinom od oko 20 000 km/s. Rutherford je ovaj dio atoma nazvao jezgrom.

Tako je nastala ideja da se atom bilo koje tvari sastoji od pozitivno nabijene jezgre i negativno nabijenih elektrona, čije je postojanje u atomima ranije utvrđeno. Očito, budući da je atom kao cjelina električno neutralan, naboj jezgre mora biti brojčano jednak naboju svih elektrona prisutnih u atomu. Označimo li modul naboja elektrona slovom e(elementarni naboj), zatim naboj q i jezgre bi trebale biti jednake q i = Ze, gdje Z je cijeli broj jednak broju elektrona u atomu. Ali koji je broj Z? Koja je naplata q ja jezgro?

Iz pokusa Rutherforda, koji su omogućili određivanje veličine jezgre, u načelu je moguće odrediti vrijednost naboja jezgre. Uostalom, električno polje koje odbija α -čestica, ne ovisi samo o veličini, već i o naboju jezgre. A Rutherford je stvarno procijenio naboj jezgre. Prema Rutherfordu, nuklearni naboj atoma kemijskog elementa približno je jednak polovici njegove relativne atomske mase ALI, pomnoženo s elementarnim nabojem e, tj

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

Ali, začudo, pravi naboj jezgre nije ustanovio Rutherford, već jedan od čitatelja njegovih članaka i izvješća, nizozemski znanstvenik Van den Broek (1870-1926). Čudno je jer Van den Broek po obrazovanju i struci nije bio fizičar, već pravnik.

Zašto ih je Rutherford, kada je ocjenjivao naboje atomskih jezgri, povezao s atomskim masama? Činjenica je da kada je 1869. D. I. Mendelejev stvorio periodični sustav kemijskih elemenata, rasporedio je elemente redoslijedom povećanja njihove relativne atomske mase. A tijekom proteklih četrdeset godina svi su se navikli na činjenicu da je najvažnija karakteristika kemijskog elementa njegov relativni atomska masa da je to ono što razlikuje jedan element od drugog.

U međuvremenu, upravo u to vrijeme, početkom 20. stoljeća, javljaju se poteškoće sa sustavom elemenata. U proučavanju fenomena radioaktivnosti otkriven je niz novih radioaktivnih elemenata. I činilo se da za njih nema mjesta u sustavu Mendeljejeva. Činilo se da Mendeljejevljev sustav treba promijeniti. To je ono što je Van den Broeka posebno brinulo. Tijekom nekoliko godina predložio je nekoliko opcija za prošireni sustav elemenata, u kojem bi bilo dovoljno mjesta ne samo za još neotkrivene stabilne elemente (sam DI Mendeljejev se „brinuo” o mjestima za njih), već i i za radioaktivne elemente. Van den Broekova posljednja verzija objavljena je početkom 1913., imala je 120 mjesta, a uran je zauzimao ćeliju broj 118.

Iste 1913. objavljeni su rezultati najnovijih istraživanja raspršenja. α -čestice pod velikim kutovima, koje su izveli Rutherfordovi suradnici Geiger i Marsden. Analizirajući ove rezultate, napravio je Van den Broek veliko otkriće. Otkrio je da je broj Z u formuli q i = Ze nije jednak polovici relativne mase atoma kemijskog elementa, već njegovom serijskom broju. I, štoviše, redni broj elementa u sustavu Mendeljejeva, a ne u njegovom, Van den Broek, 120-lokalnom sustavu. Mendeljejevljev sustav, pokazalo se, nije trebalo mijenjati!

Iz ideje Van den Broeka proizlazi da se svaki atom sastoji od atomske jezgre, čiji je naboj jednak serijskom broju odgovarajućeg elementa u Mendelejevom sustavu, pomnoženom s elementarnim nabojem, i elektrona, brojem od kojih je u atomu također jednak serijskom broju elementa. (Atom bakra, na primjer, sastoji se od jezgre s nabojem od 29 e, i 29 elektrona.) Postalo je jasno da je D. I. Mendeljejev intuitivno rasporedio kemijske elemente uzlaznim redoslijedom ne prema atomskoj masi elementa, već prema naboju njegove jezgre (iako nije znao za to). Posljedično, jedan se kemijski element od drugog ne razlikuje po svojoj atomskoj masi, već po naboju atomske jezgre. Naboj jezgre atoma je glavna karakteristika kemijski element. Postoje atomi potpuno različitih elemenata, ali s istim atomskim masama (imaju poseban naziv - izobare).

Da nisu atomske mase te koje određuju položaj elementa u sustavu, vidljivo je i iz periodnog sustava: na tri mjesta je narušeno pravilo povećanja atomske mase. Dakle, relativna atomska masa nikla (br. 28) je manja od one kobalta (br. 27), za kalij (br. 19) manja je od one argona (br. 18), za jod (br. 53) manji je od telurija (br. 52).

Pretpostavka o odnosu između naboja atomske jezgre i rednog broja elementa lako je objasnila pravila pomaka za radioaktivne transformacije, otkrivena iste 1913. (Fizika 10, § 103). Doista, kada ga emitira jezgra α -čestica, čiji je naboj jednak dvama elementarnim nabojima, naboj jezgre, a time i njen serijski broj (sada obično kažu - atomski broj) trebao bi se smanjiti za dvije jedinice. Prilikom emitiranja β -čestica, odnosno negativno nabijeni elektron, mora se povećati za jednu jedinicu. O tome se tiču pravila pomaka.

Ideja Van den Broeka vrlo je brzo (doslovno iste godine) dobila prvu, iako neizravnu, eksperimentalnu potvrdu. Nešto kasnije, njegova ispravnost dokazana je izravnim mjerenjem naboja jezgri mnogih elemenata. Jasno je da je igrala važnu ulogu u daljnji razvoj fizika atoma i atomske jezgre.

Istražujući prolazak α-čestice kroz tanku zlatnu foliju (vidi odjeljak 6.2), E. Rutherford je došao do zaključka da se atom sastoji od teške pozitivno nabijene jezgre i elektrona koji ga okružuju.

jezgra naziva središte atoma,u kojoj je koncentrirana gotovo sva masa atoma i njegov pozitivni naboj.

U sastav atomske jezgre su uključeni elementarne čestice : protona I neutroni (nukleoni iz latinska riječ jezgra- jezgra). Takav proton-neutronski model jezgre predložio je sovjetski fizičar 1932. D.D. Ivanenko. Proton ima pozitivan naboj e + = 1,06 10 -19 C i masu mirovanja m str\u003d 1,673 10 -27 kg \u003d 1836 mi. neutron ( n) je neutralna čestica s masom mirovanja m n= 1,675 10 -27 kg = 1839 mi(gdje je masa elektrona mi, jednako je 0,91 10 -31 kg). Na sl. 9.1 prikazuje strukturu atoma helija prema idejama s kraja XX. - početkom XXI u.

Naboj jezgre jednaki Ze, gdje e je naboj protona, Z– broj naplate jednak serijski broj kemijski element u Mendeljejevljevom periodičnom sustavu elemenata, t.j. broj protona u jezgri. Označava se broj neutrona u jezgri N. Obično Z > N.

Jezgre sa Z= 1 do Z = 107 – 118.

Broj nukleona u jezgri A = Z + N pozvao maseni broj . jezgre s istim Z, ali drugačije ALI pozvao izotopi. Jezgre, koje, u isto A imaju različite Z, se zovu izobare.

Jezgra je označena istim simbolom kao i neutralni atom, pri čemu x je simbol za kemijski element. Na primjer: vodik Z= 1 ima tri izotopa: – protij ( Z = 1, N= 0), je deuterij ( Z = 1, N= 1), – tricij ( Z = 1, N= 2), kositar ima 10 izotopa i tako dalje. U velikoj većini izotopa istog kemijskog elementa, oni imaju istu kemijsku i blisku fizikalna svojstva. Ukupno je poznato oko 300 stabilnih izotopa i više od 2000 prirodnih i umjetno dobivenih. radioaktivni izotopi.

Veličinu jezgre karakterizira polumjer jezgre, koji ima uvjetno značenje zbog zamućenja granice jezgre. Čak je i E. Rutherford, analizirajući svoje eksperimente, pokazao da je veličina jezgre približno 10–15 m (veličina atoma je 10–10 m). Postoji empirijska formula za izračun polumjera jezgre:

(9.1.1)

gdje R 0 = (1,3 - 1,7) 10 -15 m. Iz ovoga se vidi da je volumen jezgre proporcionalan broju nukleona.

Gustoća nuklearne tvari je reda veličine 10 17 kg/m 3 i konstantna je za sve jezgre. Uvelike premašuje gustoću najgušćih običnih tvari.

Protoni i neutroni su fermioni, jer imati spin ħ /2.

Jezgra atoma ima vlastiti kutni moment – nuklearni spin :

(9.1.2)

gdje ja – unutarnje(potpuni)spin kvantni broj.

Broj ja prihvaća cjelobrojne ili polucijele vrijednosti 0, 1/2, 1, 3/2, 2, itd. Jezgre sa čak ALI imati cjelobrojni spin(u jedinicama ħ ) i pridržavajte se statistike Bose–Einstein(bozoni). Jezgre sa neparan ALI imati polucijeli spin(u jedinicama ħ ) i pridržavajte se statistike Fermi–Dirac(oni. jezgre su fermioni).

Nuklearne čestice imaju svoje magnetske momente, koji određuju magnetski moment jezgre u cjelini. Jedinica za mjerenje magnetskih momenata jezgri je nuklearni magneton μ otrov:

(9.1.3)

Ovdje e je apsolutna vrijednost naboja elektrona, m str je masa protona.

Nuklearni magneton u m str/mi= 1836,5 puta manji od Bohrovog magnetona, otuda slijedi da određuju se magnetska svojstva atoma magnetska svojstva njegovih elektrona .

Postoji odnos između spina jezgre i njenog magnetskog momenta:

(9.1.4)

gdje γ otrov - nuklearni giromagnetski omjer.

Neutron ima negativan magnetski moment μ n≈ – 1,913μ otrov jer su smjer spina neutrona i njegov magnetski moment suprotni. Magnetski moment protona je pozitivan i jednak je μ R≈ 2,793μ otrov. Njegov smjer poklapa se sa smjerom spina protona.

Raspodjela električnog naboja protona po jezgri općenito je asimetrična. Mjera odstupanja ove distribucije od sferno simetrične je kvadrupolni električni moment jezgre P. Ako se pretpostavi da je gustoća naboja svugdje ista P određena samo oblikom jezgre. Dakle, za elipsoid revolucije

(9.1.5)

gdje b je poluos elipsoida duž smjera okretanja, ali- os u okomitom smjeru. Za jezgru rastegnutu duž smjera spina, b > ali I P> 0. Za jezgru spljoštenu u ovom smjeru, b < a I P < 0. Для сферического распределения заряда в ядре b = a I P= 0. To vrijedi za jezgre sa spinom jednakim 0 ili ħ /2.

Za pregled demonstracija kliknite na odgovarajuću hipervezu:

Struktura atom- ovo je jedna od osnovnih tema kolegija kemije, koja se temelji na znanju za korištenje tablice "Periodični sustav kemijskih elemenata D.I. Mendeljejeva." To nisu samo kemijski elementi klasificirani i locirani prema određenim zakonima, već i skladište informacija, uključujući i o strukturi atom. Poznavajući osobitosti čitanja ovog jedinstvenog referentnog materijala, moguće je dati potpunu kvalitetnu i kvantitativnu usporedbu atomu.

Trebat će vam

Tablica D.I. Mendeljejev

Uputa

1. U tablici D.I. Mendelejeva, kao u višekatnoj stambenoj zgradi, kemijski elementi "žive", od kojih svi zauzimaju svoj stan. Dakle, svaki od elemenata ima određeni serijski broj naveden u tablici. Numeracija kemijskih elemenata počinje s lijeva na desno i odozgo. U tablici se horizontalni redovi nazivaju periodima, a okomiti stupci grupe. To je važno jer je također moguće dati usporedbu nekim parametrima prema broju grupe ili točke atom .

2. Atom je kemijski nedjeljiva čestica, ali se u isto vrijeme sastoji od više malih kombiniranih dijelova, koji mogu uključivati protone (ispravno nabijene čestice), elektrone (negativno nabijene) i neutrone (neutralne čestice). Glavnina atom je fokusiran u jezgri (zbog protona i neutrona), oko koje se vrte elektroni. U agregatu, atom je električno neutralan, odnosno ima broj točnih troškovi poklapa se s brojem negativnih, dakle, broj protona i elektrona je identičan. Ispravno nuklearno punjenje atom odvija samo na račun protona.

3. Treba imati na umu da se serijski broj kemijskog elementa kvantitativno podudara s nabojem jezgre atom. Stoga, da bi se odredio naboj jezgre atom morate vidjeti pod kojim se brojem nalazi ovaj kemijski element.

4. Primjer 1. Odredite nuklearni naboj atom ugljik (C). Počinjemo istraživati kemijski element ugljik, usredotočujući se na tablicu D.I. Mendelejeva. Ugljik je u "stanu" broj 6. Posljedično, ima nuklearni naboj od +6 zbog 6 protona (ispravno nabijenih čestica) koji se nalaze u jezgri. S obzirom da je atom električno neutralan, to znači da će biti i 6 elektrona.

5. Primjer 2. Odredite nuklearni naboj atom aluminij (Al). Aluminij ima serijski broj - br. 13. Posljedično, naboj jezgre atom aluminij +13 (zbog 13 protona). Također će biti 13 elektrona.

6. Primjer 3. Odredite nuklearni naboj atom srebro (Ag). Srebro ima serijski broj - broj 47. Dakle, naboj jezgre atom srebro + 47 (zbog 47 protona). Postoji i 47 elektrona.

Atom kemijskog elementa se sastoji od jezgre i elektronička školjka. Jezgra je središnji dio atoma, u kojem je koncentrirana približno svaka njegova masa. Za razliku od elektronske ljuske, jezgra ima ispravan naplatiti .

Trebat će vam

Atomski broj kemijskog elementa, Moseleyjev zakon

Uputa

1. Jezgra atoma sastoji se od 2 vrste čestica - protona i neutrona. Neutroni su električno neutralne čestice, odnosno njihove električne naplatiti nula. Protoni su pozitivno nabijene čestice i njihova električna energija naplatiti je +1.

2. Na ovaj način, naplatiti jezgre jednak broju protona. Zauzvrat, broj protona u jezgri jednak je nuklearnom broju kemijskog elementa. Na primjer, nuklearni broj vodika je 1, odnosno jezgra vodika se sastoji od jednog protona i ima naplatiti+1. Nuklearni broj natrija je 11, naplatiti njegov jezgre jednako +11.

3. U alfa raspadu jezgre njegov se nuklearni broj smanjuje za dva emitiranjem alfa čestice ( jezgre atom helija). Tako se broj protona u jezgri koja je podvrgnuta alfa raspadu također smanjuje za dva. Beta raspad se može dogoditi u 3 različiti tipovi. U slučaju beta-minus raspada, neutron se pretvara u proton emitirajući elektron i antineutrino. Zatim naplatiti jezgre povećava se za jedan. U slučaju beta-plus raspada, proton se pretvara u neutron, pozitron i neutrino, naplatiti jezgre smanjuje se za jedan.U slučaju elektroničkog hvatanja naplatiti jezgre također se smanjuje za jedan.

4. Naplatiti jezgre također je moguće odrediti iz frekvencije spektralnih linija karakterističnog zračenja atoma. Prema Moseleyjevom zakonu: sqrt(v/R) = (ZS)/n, gdje je v spektralna frekvencija karakterističnog zračenja, R je Rydbergov kontinuirani, S je kontinuirani screening, n je glavni kvantni broj. Dakle, Z = n*sqrt(v/r)+s.

Videi sa sličnim sadržajem

Atom je najmanja čestica cijelog elementa koja nosi njegova kemijska svojstva. I postojanje i struktura atoma bili su predmet rasprave i razumijevanja od davnina. Utvrđeno je da je struktura atoma slična strukturi Jasnog sustava: u središtu je jezgra, koja zauzima dosta prostora, ali u sebi fokusira približno cijelu masu; "planeti" kruže oko njega - elektroni koji nose negativ troškovi. Kako se može otkriti naplata? jezgre atom?

Uputa

1. Svaki atom je električno neutralan. Ali, iz činjenice da elektroni nose negativ troškovi, moraju biti uravnoteženi suprotnim nabojima. To je istina. Pozitivan troškovi nose čestice zvane protoni smještene u jezgri atoma. Proton je mnogo glomazniji od elektrona: teži čak 1836 elektrona!

2. Najprimitivniji slučaj je atom vodika prvog elementa periodnog sustava. Gledajući u tablicu, uvjerit ćete se da zauzima mjesto pod prvim brojem, a njegovu jezgru čini izniman proton, oko kojeg se vrti izniman elektron. Iz ovoga proizlazi da je optužba jezgre atom vodika je +1.

3. Jezgre ostalih elemenata ne sastoje se samo od protona, već i od takozvanih "neutrona". Kao što možete lako razumjeti iz samog imena, neutroni uopće ne nose nikakav naboj – niti negativan niti ispravan. Stoga zapamtite: bez obzira na to koliko je neutrona uključeno u jezgro jezgre, utječu samo na njegovu masu, ali ne i na naboj.

4. Posljedično, veličina pozitivnog naboja jezgre atom ovisi samo o tome koliko protona sadrži. Ali iz činjenice da je, kao što je pobliže navedeno, atom električno neutralan, njegova jezgra mora sadržavati onoliko protona koliko se elektroni okreću oko jezgre. Broj protona određen je serijskim brojem elementa u periodnom sustavu.

5. Razmotrite nekoliko elemenata. Recimo da je poznati i hitno potreban kisik u "ćeliji" na broju 8. Posljedično, njena jezgra sadrži 8 protona, a naboj jezgre bit će +8. Čelik zauzima "ćeliju" s brojem 26 i, prema tome, ima naboj jezgre+26. I pristojan metal - zlato, sa serijskim brojem 79 - imat će potpuno isti naboj jezgre(79), sa znakom +. Prema tome, atom kisika sadrži 8 elektrona, atom željeza ima 26, a atom zlata ima 79.

Videi sa sličnim sadržajem

U običnim uvjetima atom je električno neutralan. U ovom slučaju, jezgra atoma, koja se sastoji od protona i neutrona, pozitivno je nabijena, a elektroni nose negativan naboj. Uz višak ili nedostatak elektrona, atom se pretvara u ion.

Uputa

1. Svaki kemijski element ima svoj jedinstveni nuklearni naboj. To je naboj koji određuje broj elementa u periodnom sustavu. Dakle, jezgra vodika ima naboj +1, helij +2, litij +3, berilij +4 itd. Dakle, ako zadržimo element, naboj jezgre njegovog atoma može se odrediti iz periodnog sustava.

2. Iz činjenice da je u normalnim uvjetima atom električno neutralan, broj elektrona odgovara naboju jezgre atoma. Negativan naboj elektrona kompenzira se pozitivnim nabojem jezgre. Elektrostatičke sile drže oblake elektrona u blizini atoma, što osigurava njegovu stabilnost.

3. Pod utjecajem određenih uvjeta, dopušteno je oduzeti elektrone atomu ili na njega pričvrstiti dodatne. Oduzmete li atomu elektron, atom postaje kation – ispravno nabijen ion. Uz višak elektrona, atom postaje anion – negativno nabijeni ion.

4. Kemijski spojevi mogu biti molekularne ili ionske prirode. Molekule su također električno neutralne, a ioni nose određeni naboj. Dakle, molekula amonijaka NH3 je neutralna, ali je amonijev ion NH4 + ispravno nabijen. Veze između atoma u molekuli amonijaka su kovalentne, formirane po tipu izmjene. Četvrti atom vodika spaja se prema mehanizmu donor-akceptor, to je također kovalentna veza. Amonij nastaje kada amonijak reagira s kiselim otopinama.

5. Glavna stvar koju treba razumjeti je da naboj jezgre elementa ne ovisi o kemijskim reinkarnacijama. Koliko god elektrona dodali ili oduzeli, naboj jezgre ostaje isti. Na primjer, atom O, anion O- i kation O+ karakteriziraju isti nuklearni naboj +8. U ovom slučaju, atom ima 8 elektrona, anion 9, kation - 7. Sama jezgra može se promijeniti samo nuklearnim metamorfozama.

6. Posebno čest tip nuklearne reakcije je radioaktivni raspad, koji se može dogoditi u prirodnom okolišu. Nuklearna masa elemenata koji prolaze kroz takav raspad u prirodi navedena je u uglastim zagradama. To znači da maseni broj nije stalan, mijenja se tijekom vremena.

U periodnom sustavu elemenata D.I. Srebro Mendeljejeva ima serijski broj 47 i oznaku "Ag" (argentum). Naziv ovog metala možda dolazi od latinskog "argos", što znači "bijeli", "sjajni".

Uputa

1. Srebro je bilo poznato društvu već u 4. tisućljeću pr. U starom Egiptu nazivali su ga čak i "bijelo zlato". Ovaj skupi metal se u prirodi nalazi i u prirodnom obliku i u obliku spojeva, recimo, sulfida. Srebrni grumenci imaju ogromnu težinu i često sadrže nečistoće zlata, žive, bakra, platine, antimona i bizmuta.

2. Kemijska svojstva srebra Srebro spada u skupinu prijelaznih metala i ima sva svojstva metala. Međutim, kemijska aktivnost srebra je niska - u elektrokemijskom nizu napona metala nalazi se desno od vodika, otprilike na samom kraju. U spojevima srebro najčešće pokazuje oksidacijsko stanje +1.

3. U normalnim uvjetima srebro ne reagira s kisikom, vodikom, dušikom, ugljikom, silicijem, ali stupa u interakciju sa sumporom, stvarajući srebrni sulfid: 2Ag+S=Ag2S. Kada se zagrijava, srebro stupa u interakciju s halogenima: 2Ag+Cl2=2AgCl?.

4. Topljivi srebrni nitrat AgNO3 koristi se za kvalitetno određivanje halogenih iona u otopini - (Cl-), (Br-), (I-): (Ag+)+(Hal-)=AgHal?. Na primjer, pri interakciji s anionima klora, srebro daje netopivi bijeli talog AgCl2.

5. Zašto srebrni predmeti blijede na zraku Razlog postupnog zamračenja srebrnih predmeta je činjenica da srebro reagira sa sumporovodikom koji se nalazi u zraku. Kao rezultat, na površini metala nastaje Ag2S film: 4Ag+2H2S+O2=2Ag2S+2H2O.

6. Kako srebro stupa u interakciju s kiselinama Srebro, kao i bakar, ne reagira s razrijeđenim klorovodičnom i sumpornom kiselinom, jer je metal niske aktivnosti i ne može iz njih istisnuti vodik. Oksidirajuće kiseline, dušične i koncentrirane sumporne kiseline, otopiti srebro: 2Ag+2H2SO4(konc.)=Ag2SO4+SO2?+2H2O; Ag+2HNO3(konc.)=AgNO3+NO2a+H2O; 3Ag + 4HNO3 (razb.) \u003d 3AgNO3 + NO? + 2H2O.

7. Ako se otopini srebrnog nitrata doda lužina, dobije se tamni kesten talog srebrnog oksida Ag2O: 2AgNO3+2NaOH=Ag2O?+2NaNO3+H2O.

8. Poput jednovalentnih spojeva bakra, netopljivi precipitati AgCl i Ag2O mogu se otopiti u otopinama amonijaka, dajući složene spojeve: AgCl + 2NH3 = Cl; Ag2O+4NH3+H2O=2OH. Posljednja veza se često koristi u organska kemija u reakciji "srebrnog zrcala" - dobra reakcija na aldehidnu skupinu.

Ugljik je jedan od kemijskih elemenata koji u periodnom sustavu ima simbol C. Njegov serijski broj je 6, nuklearna masa je 12,0107 g/mol, polumjer atoma je 91 pm. Ugljik duguje svoje ime ruskim kemičarima, koji su elementu prvi dali naziv "ugljik", koji se potom transformirao u sadašnji.

Uputa

1. Ugljik se u industriji koristio od davnina, kada su ga kovači koristili u topljenju metala. Dvije dobro poznate alotropske modifikacije kemijski element - dijamant, koji se koristi u sektoru nakita i industrije, kao i grafit, za čije je otkriće nedavno nagrađen Nobelova nagrada. Čak je i Antoine Lavoisier izveo prve vještine s takozvanim čistim ugljenom, nakon čega je skupina znanstvenika - Guiton de Morvo, sam Lavoisier, Berthollet i Fourcroix, koji su svoju vještinu opisali u knjizi "Metoda kemijske nomenklature" dijelom proučavala njegovu vještinu. Svojstva.

2. Po prvi put, slobodni ugljik iznio je Britanac Tennant, koji je propuštao fosfornu paru preko vruće krede i primao kalcijev fosfat zajedno s ugljikom. Nastavio je vještine britanskog osoblja Francuz Guiton de Morvo. Pažljivo je zagrijao dijamant, na kraju ga pretvorio u grafit, a kasnije u ugljičnu kiselinu.

3. Ugljik ima prilično raznolika fizička svojstva zbog nastanka kemijske veze drugačiji tip. Pobliže je poznato da se ovaj kemijski element kontinuirano stvara u nižim slojevima stratosfere, a njegova su svojstva ugljiku od 1950-ih osigurala mjesto u nuklearnim elektranama i u nuklearnim hidrogenskim bombama.

4. Fizičari razlikuju nekoliko oblika ili konstrukcija ugljika: tetrični, trigonalni i dijagonalni. Također ima nekoliko kristalnih varijacija - dijamant, grafen, grafit, karbin, lonsdaleit, nanodijamant, fuleren, fulerit, ugljična vlakna, nanovlakna i nanocijevi. Amorfni ugljen također ima oblike: aktivirani i drveni ugljen, fosilni ugljen ili antracit, kameni ugljen ili naftni koks, stakleni ugljik, čađa, čađa i ugljični nanofilm. Fizičari također dijele varijacije colastera - astralene, dikarbone i ugljikove nanokone.

5. Ugljik je prilično inertan u nedostatku ekstremnih temperatura, a kada se dosegne njihov gornji prag, mnogo je vjerojatnije da će se kombinirati s drugim kemijskim elementima, pokazujući najjača redukcijska svojstva.

6. Vjerojatno je posebno poznata upotreba ugljika u industriji olovaka, gdje se miješa s glinom kako bi bila manje krhka. Također se koristi kao lubrikant za pozamašne visoke ili niske temperature, a visoka točka taljenja omogućuje proizvodnju jakih lonaca od ugljika za izlijevanje metala. Grafit je također šarmantno vodljiv struja, što daje velike izglede za njegovu primjenu u elektronici.

Videi sa sličnim sadržajem

Bilješka!
U tablici D.I. Mendelejeva, dvije numeričke vrijednosti su naznačene u jednoj ćeliji za cijeli kemijski element. Nemojte brkati atomski broj i relativnu nuklearnu masu elementa