Как определить число протонов

Число нуклонов (протонов и нейтронов) в атоме

Как определить число нуклонов в ядре атома?

Число нуклонов в ядре атома равно массовому числу атома (относительная атомная масса химического элемента) или сумме протонов и нейтронов.

Как определить число протонов в атоме?

Число протонов в атоме равно заряду его ядра (обозначается как Z) или порядковому номеру элемента в периодической таблице Менделеева.

Как определить число нейтронов в атоме?

Где N – число нейтронов, A – атомная масса элемента (в целых числах), Z – заряд ядра атома или порядковый номер атома в периодической таблице Менделеева.

Развернутый ответ

Масса атома складывается из двух величин: масса протонов + масса нейтронов. Дело в том, что масса электронов пренебрежимо мала.

Масса нейтрона = 1,674 927 498 04(95)⋅10⁻²⁷ кг= 1,008 664 915 60(57) а.е.м.

Масса протона = 1,672 621 923 69(51)⋅10⁻²⁷ кг = 1,007276466621(53) а.е.м.

Масса электрона = 9,109383 7015(28)⋅10⁻³¹ кг = 0,000548579909065 а.е.м.

То есть даже 100 электронов дадут в сумме всего 0,0548579909065 а.е.м.

Первоначально Д. И. Менделеев в построении своей периодической таблицы исходил из атомных весов элементов. Однако, дальнейшее развитие науки показало, что свойства химических элементов находятся в прямой зависимости не от атомной массы химического элемента, а от заряда ядра его атома. Таким образом, в периодической таблице химические элементы выстроены в порядке возрастания заряда ядра атома и номер элемента в таблице соответствует заряду его ядра. А заряд ядра равен сумме протонов. То есть № (элемента) = Z (заряд ядра или число протонов).

Остаток массы ядра приходится на нейтроны. Поэтому чтобы определить число нейтронов в атоме нужно всего лишь вычесть из атомной массы число протонов, которое равно заряду ядра или порядковому номеру элемента в таблице Менделеева.

Примеры

Сколько протонов и нейтронов в атоме натрия?

Ar (Na) = 23 а.е.м.
Z (Na) = 11 (протонов)
N = Ar (Na) – Z (Na) = 23 – 11 = 12 (нейтронов)
Ответ: число протонов в атоме натрия равно 11, а число нейтронов в атоме натрия равно 12.

Сколько протонов и нейтронов в атоме фосфора?

Ar (P) = 31 а.е.м.
Z (P) = 15 (протонов)
N = Ar (P) – Z (P) = 31 – 15 = 16 (нейтронов)
Ответ: число протонов в атоме фосфора равно 15, а число нейтронов в атоме фосфора равно 16.

Сколько протонов и нейтронов в атоме золота?

Ar (Au) = 197 а.е.м.
Z (Au) = 79 (протонов)
N = Ar (Au) – Z (Au) = 197 – 79 = 118 (нейтронов)
Ответ: число протонов в атоме золота равно 79, а число нейтронов в атоме золота равно 118.

Сколько протонов и нейтронов в атоме кремния?

Ar (Si) = 28 а.е.м.
Z (Si) = 14 (протонов)
N = Ar (Si) – Z (Si) = 28 – 14 = 14 (нейтронов)
Ответ: число протонов и нейтронов в атоме кремния равно 14.

Сколько протонов и нейтронов в атоме углерода?

Ar (C) = 12 а.е.м.
Z (C) = 6 (протонов)
N = Ar (C) – Z (C) = 12 – 6 = 6 (нейтронов)
Ответ: число протонов и нейтронов в атоме углерода равно 6.

Сколько протонов и нейтронов в атоме калия?

Ar (K) = 39 а.е.м.
Z (K) = 19 (протонов)
N = Ar (K) – Z (K) = 39 – 19 = 20 (нейтронов)
Ответ: число протонов в атоме калия равно 19, а число нейтронов в атоме калия равно 20.

Сколько протонов и нейтронов в атоме железа?

Ar (Fe) = 39 а.е.м.
Z (Fe) = 19 (протонов)
N = Ar (Fe) – Z (Fe) = 56 – 26 = 30 (нейтронов)
Ответ: число протонов в атоме железа равно 19, а число нейтронов в атоме железа равно 30.

Сколько протонов и нейтронов в атоме алюминия?

Ar (Al) = 27 а.е.м.
Z (Al) = 13 (протонов)
N = Ar (Al) – Z (Al) = 27 – 13 = 14 (нейтронов)
Ответ: число протонов в атоме алюминия равно 13, а число нейтронов в атоме алюминия равно 14 .

Сколько протонов и нейтронов в атоме фтора?

Ar (F) = 19 а.е.м.
Z (F) = 9 (протонов)
N = Ar (F) – Z (F) = 19 – 9 = 10 (нейтронов)
Ответ: число протонов в атоме фтора равно 9, а число нейтронов в атоме фтора равно 10.

Сколько протонов и нейтронов в атоме хлора?

Ar (Cl) = 35 а.е.м.
Z (Cl) = 17 (протонов)
N = Ar (Cl) – Z (Cl) = 35 – 17 = 18 (нейтронов)
Ответ: число протонов в атоме хлора равно 17, а число нейтронов равно 18.

Сколько протонов и нейтронов в атоме кислорода?

Ar (O) = 16 а.е.м.
Z (O) = 8 (протонов)
N = Ar (O) – Z (O) = 16 – 8 = 8 (нейтронов)
Ответ: число протонов и нейтронов в атоме кислорода равно 8.

Сколько протонов и нейтронов в атоме серы?

Ar (S) = 32 а.е.м.
Z (S) = 16 (протонов)
N = Ar (S) – Z (S) = 32 – 16 = 16 (нейтронов)
Ответ: число протонов и нейтронов в атоме серы равно 16.

Сколько протонов и нейтронов в атоме магния?

Ar (Mg) = 32 а.е.м.
Z (Mg) = 16 (протонов)
N = Ar (Mg) – Z (Mg) = 24 – 12 = 12 (нейтронов)
Ответ: число протонов в атоме магния равно 16, а число нейтронов равно 12.

Сколько протонов и нейтронов в атоме цинка?

Ar (Zn) = 65 а.е.м.
Z (Zn) = 30 (протонов)
N = Ar (Zn) – Z (Zn) = 65 – 30 = 35 (нейтронов)
Ответ: число протонов в атоме цинка равно 30, а число нейтронов в атоме цинка равно 35.

Digitrode

цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы

  • Вычислительная техника
    • Микроконтроллеры микропроцессоры
    • ПЛИС
    • Мини-ПК
  • Силовая электроника
  • Датчики
  • Интерфейсы
  • Теория
    • Программирование
    • ТАУ и ЦОС
  • Перспективные технологии
    • 3D печать
    • Робототехника
    • Искусственный интеллект
    • Криптовалюты

Чтение RSS

Как узнать, сколько протонов, нейтронов и электронов находится в изотопах

Структура изотопов

Материя бывает разных размеров, форм и цветов. Рассмотрим хлор, желтоватый газ, или свинец, серо-черное твердое вещество, или ртуть, серебристую жидкость. Три очень разных элемента, каждый из которых состоит только из одного вида атомов. Различия в материи сводятся к мельчайшим различиям в атомной структуре.

Каждый атом состоит из трех основных частиц. Протоны и нейтроны группируются в ядре в центре атома. Электроны образуют вращающееся облако вокруг ядра. Протоны и нейтроны составляют массу атомов. Электроны, крошечные по сравнению с протонами и нейтронами, вносят очень небольшой вклад в общую массу атомов.

Эти постулаты составляют основу физики и химии и зачастую являются базовыми вопросами в рамках контрольных работ по этим предметам. Впрочем, если это трудно понять, а контрольную работу уже надо сдать завтра, то можно обратиться в сервис, который делает контрольные работы на заказ, что позволяет существенно сэкономить время и силы. Одним из лучших в этом плане является компания «Тебе Зачет!», где также выполняют срочные работы и нестандартные задания. Здесь работают опытные авторы, которые смогут решить самые сложные задачи по любым предметам, в том числе по физике и химии.

Атомы и изотопы

Атомы того же элемента содержат одно и то же число протонов. У всех атомов меди 29 протонов. У всех атомов гелия есть 2 протона. Изотопы возникают, когда атомы одного и того же элемента имеют разные массы. Поскольку число протонов элемента не меняется, разница в массе возникает из-за разного числа нейтронов. Медь, например, имеет два изотопа: медь-63 и медь-65. Медь-63 содержит из 29 протонов и ей свойственно массовое число 63. Медь-65 вмещает 29 протонов, а ее массовое число составляет 65. Гелий содержит 2 протона и почти всегда имеет массовое число 4. Очень редко гелий образует изотоп гелий-3, который по-прежнему имеет 2 протона, но имеет массовое число 3.

Один из методов написания формулы для изотопа показывает имя элемента, за которым следует массовое число, например, гелий-4 или He-4. Другая сокращенная идентификация изотопов демонстрирует массовое число в верхнем индексе и атомный номер в нижнем, оба показаны перед атомным символом.

Количество протонов

Расположение элементов в периодической таблице предоставляет важную информацию для определения количества протонов, нейтронов и электронов в атомах. В современной таблице элементы расположены в соответствии с возрастанием числа протонов в них. Первый элемент в таблице, водород, имеет один протон. Последний элемент (по крайней мере, на данный момент) в таблице, Оганессон или Унуноктиум, содержит 118 протонов.

Атомный номер определяет количество протонов в любом атоме этого элемента. Медь с атомным номером 29 состоит из 29 протонов. Определение атомного номера элемента показывает количество протонов.

Количество нейтронов

Разница между изотопами элемента зависит от количества нейтронов. Чтобы узнать количество нейтронов в изотопе, определите массовое число изотопа, а также aтoмный номер. Последний имеется в таблице Менделеева. Атомная масса, также указанная в этой таблице, является средневзвешенным значением всех изотопов элемента. Если изотоп не идентифицирован, атомную массу можно округлить до ближайшего целого числа и использовать для определения среднего числа нейтронов.

Например, атомная масса ртути составляет 200,592. У ртути есть несколько изотопов с массовыми числами от 196 до 204. Используя среднюю атомную массу, вычислите среднее количество нейтронов, сначала округлив атомную массу от 200,592 до 201. Теперь вычтите количество протонов, 80, из атомной массы , 201-80, чтобы найти среднее количество нейтронов, 121.

Если массовое число изотопа известно, фактическое количество нейтронов можно вычислить. Используйте ту же формулу, массовое число минус атомный номер, чтобы вычислить количество нейтронов. В случае ртути наиболее распространенным изотопом является ртуть-202. Используйте уравнение 202-80 = 122, чтобы найти, что ртуть-202 имеет 122 нейтрона.

Читайте также  Как размножаются мухи

Количество электронов

По определению, атомы не имеют общего электрического заряда. Это означает, что должен быть баланс между положительно заряженными протонами и отрицательно заряженными электронами. В атомах должно быть равное количество протонов и электронов. Например, атом криптона должен содержать 36 электронов, так как он содержит 36 протонов.

Атом может приобретать или терять электроны, превращаясь в так называемый ион. Ион – это не что иное, как электрически заряженный атом. Добавление или удаление электронов из атома не меняет его элемент, только его чистый заряд. Например, удаление электрона из атома криптона образует ион криптона, который обычно записывается как Kr+. Знак плюс означает, что это положительно заряженный ион. Он заряжен положительно, потому что из атома был удален отрицательно заряженный электрон. Число оставшихся 35 электронов было меньше 36 положительно заряженных протонов, что привело к заряду +1.

Состав ядра атома. Расчет протонов и нейтронов

Согласно современным представлениям, атом состоит из ядра и расположенных вокруг него электронов. Ядро атома, в свою очередь, состоит из более малых элементарных частиц ‒ из определенного количества протонов и нейтронов (общепринятое название для которых – нуклоны), связанных между собой ядерными силами.

Количество протонов в ядре определяет строение электронной оболочки атома. А электронная оболочка определяет физико-химические свойства вещества. Число протонов соответствует порядковому номеру атома в периодической системе химических элементов Менделеева, именуется также зарядовое число, атомный номер, атомное число. Например, число протонов у атома Гелия – 2. В периодической таблице он стоит под номером 2 и обозначается как He2 Символом для обозначения количества протонов служит латинская буква Z. При записи формул зачастую цифра, указывающая на количество протонов, располагается снизу от символа элемента либо справа, либо слева: He2 / 2He.

Количество нейтронов соответствует определённому изотопу того или иного элемента. Изотопы – это элементы с одинаковым атомным номером (одинаковым количеством протонов и электронов), но с разным массовым числом. Массовое число – общее количество нейтронов и протонов в ядре атома (обозначается латинской буквой А). При записи формул массовое число указывается вверху символа элемента с одной из сторон: He 4 2/ 4 2He (Изотоп Гелия – Гелий — 4)

Таким образом, чтобы узнать число нейтронов в том или ином изотопе, следует от общего массового числа отнять число протонов. Например, нам известно, что в атоме Гелия-4 He 4 2 cодержится 4 элементарные частицы, так как массовое число изотопа – 4 . При этом нам известно, что He 4 2 меет 2 протона. Отняв от 4 (общее массовое число) 2 (кол-во протонов) получаем 2 – количество нейтронов в ядре Гелия-4.

ПРОЦЕСС РАСЧЁТА КОЛИЧЕСТВА ФАНТОМНЫХ ЧАСТИЧЕК ПО В ЯДРЕ АТОМА. В качестве примера мы не случайно рассмотрели Гелий-4 (He 4 2), ядро которого состоит из двух протонов и двух нейтронов. Поскольку ядро Гелия-4, именуемое альфа-частицей (α-частица) обладает наибольшей эффективностью в ядерных реакциях, его часто используют для экспериментов в этом направлении. Стоит отметить, что в формулах ядерных реакций зачастую вместо He 4 2 используется символ α.

Именно с участием альфа-частиц была проведена Э. Резерфордом первая в официальной истории физики реакция ядерного превращения. В ходе реакции α-частицами (He 4 2) «бомбардировались» ядра изотопа азота (N 14 7), вследствие чего образовался изотоп оксигена (O 17 8) и один протон (p 1 1)

Данная ядерная реакция выглядит следующим образом:

Осуществим расчёт количества фантомных частичек По до и после данного преобразования.

ДЛЯ РАСЧЁТА КОЛИЧЕСТВА ФАНТОМНЫХ ЧАСТИЧЕК ПО НЕОБХОДИМО:
Шаг 1. Посчитать количество нейтронов и протонов в каждом ядре:
— количество протонов указано в нижнем показателе;
— количество нейтронов узнаем, отняв от общего массового числа (верхний показатель) количество протонов (нижний показатель).

Шаг 2. Посчитать количество фантомных частичек По в атомном ядре:
— умножить количество протонов на количество фантомных частичек По, содержащихся в 1 протоне;
— умножить количество нейтронов на количество фантомных частичек По, содержащихся в 1 нейтроне;

Шаг 3. Сложить количество фантомных частичек По:
— сложить полученное количество фантомных частичек По в протонах с полученным количеством в нейтронах в ядрах до реакции;
— сложить полученное количество фантомных частичек По в протонах с полученным количеством в нейтронах в ядрах после реакции;
— сравнить количество фантомных частичек По до реакции с количеством фантомных частичек По после реакции.

ПРИМЕР РАЗВЁРНУТОГО ВЫЧИСЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ФАНТОМНЫХ ЧАСТИЧЕК ПО В ЯДРАХ АТОМОВ.
(Ядерная реакция с участием α-частицы (He 4 2), провёденная Э. Резерфордом в 1919 году)

ДО РЕАКЦИИ (N 14 7 + He 4 2)
N 14 7

Количество протонов: 7
Количество нейтронов: 14-7 = 7
Количество фантомных частичек По:
в 1 протоне – 12 По, значит в 7 протонах: (12 х 7) = 84;
в 1 нейтроне – 33 По, значит в 7 нейтронах: (33 х 7) = 231;
Общее количество фантомных частичек По в ядре: 84+231 = 315

He 4 2
Количество протонов – 2
Количество нейтронов 4-2 = 2
Количество фантомных частичек По:
в 1 протоне – 12 По, значит в 2 протонах: (12 х 2) = 24
в 1 нейтроне – 33 По, значит в 2 нейтронах: (33 х 2) = 66
Общее количество фантомных частичек По в ядре: 24+66 = 90

Итого, количество фантомных частичек По до реакции

N 14 7 + He 4 2
315 + 90 = 405

ПОСЛЕ РЕАКЦИИ (O 17 8) и один протон (p 1 1):
O 17 8
Количество протонов: 8
Количество нейтронов: 17-8 = 9
Количество фантомных частичек По:
в 1 протоне – 12 По, значит в 8 протонах: (12 х 8) = 96
в 1 нейтроне – 33 По, значит в 9 нейтронах: (9 х 33) = 297
Общее количество фантомных частичек По в ядре: 96+297 = 393

p 1 1
Количество протонов: 1
Количество нейтронов: 1-1=0
Количество фантомных частичек По:
В 1 протоне – 12 По
Нейтроны отсутствуют.
Общее количество фантомных частичек По в ядре: 12

Итого, количество фантомных частичек По после реакции
(O 17 8 + p 1 1):
393 + 12 = 405

Сравним количество фантомных частичек По до и после реакции:

До реакции После реакции
405 405

Количества фантомных частичек По до и после реакции равны.

ПРИМЕР СОКРАЩЁННОЙ ФОРМЫ ВЫЧИСЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ФАНТОМНЫХ ЧАСТИЧЕК ПО В ЯДЕРНОЙ РЕАКЦИИ.

Здесь и далее расчёты количества фантомных частичек По приведены в сокращённой форме, в которой отображено общее количество фантомных частичек По в каждом ядре, а также их сумма до и после реакции.

Известной ядерной реакцией является реакция взаимодействия α-частиц с изотопом бериллия, прикоторой впервые был обнаружен нейтрон, проявивший себя как самостоятельная частица в результате ядерного преобразования. Данная реакция была осуществлена в 1932 году английским физиком Джеймсом Чедвиком. Формула реакции:

213 + 90 → 270 + 33 — количество фантомных частичек По в каждом из ядер

303 = 303 — общая сумма фантомных частичек По до и после реакции

Количества фантомных частичек По до и после реакции равны.

Строение атома

Автор статьи — профессиональный репетитор И. Давыдова (Юдина).

Атом — в переводе с древнегреческого – неделимый — это наименьшая частица химического элемента, являющаяся носителем его свойств. Современные представления о строении атома требуют для понимания знаний основ квантовой механики, поэтому мы ограничимся упрощенной моделью.

Атом состоит из ядра (в составе которого протоны и нейтроны) и электронов. Несмотря на то, что ядро составляет большую часть массы атома, оно очень мало.

Заряд z Масса m
Протон p + +1 1
Нейтрон n 0 1
Электрон e — -1

Количество протонов равно количеству электронов и равно номеру атома в периодической таблице. Число нейтронов равно разности атомной массы и номера элемента.

Бор – пятый элемент периодической таблицы, в его атоме 5 протонов и 5 электронов. Атомная масса ≈ 11, количество нейтронов равно 11 – 5 = 6.

Элементы, имеющие одинаковое количество протонов в ядре, но различающиеся числом нейтронов, называются изотопами.

Например, 35 Cl и 37 Cl – изотопы, различающиеся атомной массой и количеством нейтронов.

Число протонов Число нейтронов Число электронов
35 Cl 17 18 17
37 Cl 17 20 17

Вокруг ядра по различным траекториям — орбиталям движутся электроны. Каждой орбитали соответствует определенный уровень энергии, чем ближе орбиталь к ядру, тем меньшей энергией должен обладать электрон, чтобы находиться на ней.

Порядок заполнения орбиталей:

Электроны располагаются на орбиталях в соответствии со следующими правилами:

  • Принцип наименьшей энергии:в первую очередь электроны заполняют наиболее низкие по энергии уровни (ближайшие к ядру).

Энергия орбиталей на уровнях и подуровнях изменяется следующим образом: 1s
Перед оставшимися двумя принципами введем понятие спина электрона. Спин – характеристика самого электрона, представить его (это упрощенная модель, а ненастоящий физический смысл понятия спин!) можно как направление движения электрона вокруг своей оси: по или против часовой стрелки. Возможных значений всего два: +1/2 и -1/2.

  • Принцип Паули:на каждой орбитали может быть не более двух электронов, причем их спины должны быть различными.
  • Правило Хунда:суммарный спин системы должен быть максимально возможным.

Рассмотрим заполнение орбиталей электронами на нескольких примерах. У каждого следующего элемента таблицы Менделеева на один протон и один электрон больше, чем у предыдущего. У элементов n-го периода заполнены предыдущие n-1 электронные уровни.

Читайте также  Как определить класс здания

— магний – двенадцатый элемент, имеет по 12 протонов и электронов. Распределим эти электроны в соответствии с (●), не забывая, что на каждом подуровне может быть не более двух электронов.
Магний – элемент третьего периода, следовательно, первый и второй энергетические уровни полностью заполнены — 1s 2 2s 2 2p 6 .Магний находится во второй группе, значит, на третьем уровне у него два электрона — 3s 2 . Итого получаем1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 .

В атоме магния в основном состоянии нет неспаренных электронов.

Если атому сообщили дополнительную энергию (например, нагрели), то электронная пара может распарится и один из электронов переходит на свободную орбиталь того же энергетического уровня. В возбужденном состоянии атом магния имеет два неспаренных электрона и может образовать две связи (валентность II).

— фосфор – пятнадцатый элемент, распределяем 15 электронов: Фосфор — элемент третьего периода, следовательно, первый и второй энергетические уровни полностью заполнены — 1s 2 2s 2 2p 6 .Фосфор находится в пятой группе, значит, на третьем уровне у него пять электронов — 3s 2 3p 3 . Итого получаем1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 .

В атоме фосфора в основном состоянии 3 неспаренных электрона. В возбужденном состоянии атом фосфора имеет пять неспаренных электронов и может образовать пять связей (валентность V).

— цирконий – сороковой элемент, распределяем 40 электронов. Цирконий — элемент пятого периода, следовательно, первые четыре энергетических уровня полностью заполнены — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 .Заполнение пятого уровня начинается с 5s 2 . Цирконий – второй d – элемент в пятом периоде, значит, он содержит 2 электрона на 4d – подуровне. Итого получаем: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 2 .

В атоме циркония в основном состоянии 2 неспаренных электрона.
В возбужденном состоянии цирконий имеет четыре неспаренных электрона.

Исключениями из общего порядка заполнения электронных подуровней являются хром, марганец, медь, серебро и золото – у них наблюдается «провал» электрона с внешного s – подуровня на предвнешний d. Например, электронные конфигурации хрома и меди вместо 4s 2 3d 4 и 4s 2 3d 9 имеют вид 4s 1 3d 5 и 4s 1 3d 10 .

Задания для тренировки :

  1. Сколько протонов и электронов содержит ион NO2
    1) 46p, 46e
    2) 23p, 24e
    3) 23р, 23e
    4) 46p, 47e
  2. Чем отличаются изотопы одного и того же химического элемента?
    1) Числом протонов
    2) Числом электронов
    3) Зарядом ядра
    4) Массовым числом
  3. Укажите атом, в котором больше всего электронов:
    1) 2 Н
    2) 40 Аr
    3) 41 Ar
    4) 39 К
  4. Изобразить электронно-графическую схему атома хлора в основном и всех возможных возбужденных состояниях. Какие валентности способен проявлять хлор?
  5. Объяснить, почему сера проявляет валентность VI, а кислород – не проявляет, хотя оба эти элемента содержат по 6 электронов на внешнем слое.

Как определить число протонов нейтронов и электронов в атоме?

Атомный номер обозначает число протонов в ядре атома. Атомный номер располагается над символом элемента, обычно в левом верхнем углу клетки. Он покажет вам, сколько протонов содержится в одном атоме элемента. Например, Бор (В) обозначен в таблице под номером 5, поэтому у него 5 протонов.

Как определить число протонов и электронов в изотопах?

Число протонов и электронов в атоме одинаково и равно порядковому номеру элемента в периодической таблице. Где N — число нейтронов, A — атомная масса элемента (в целых числах), Z — заряд ядра атома (число протонов) или порядковый номер атома в периодической таблице Менделеева.

Как определить число электронов в атоме?

Атом — электронейтральная частица, поэтому число электронов в нём равно числу протонов. Обрати внимание! Порядковый номер элемента = заряд ядра атома = число протонов в ядре = число электронов в атоме.

Чему равняется количество протонов и нейтронов и электронов в атоме кальция?

Атомный номер кальция 20, следовательно, заряд ядра атома равен +20, число электронов 20. Четыре электронных уровня, на внешнем уровне 2 электрона. Ядро атома кальция 40Ca содержит 20 протонов (равно заряду ядра) и 20 нейтронов (атомная масса минус число протонов: 40 − 20 = 20).

Чему равно число протонов в атоме?

Число протонов в ядре равно числу электронов вокруг ядра. 3. Число электронов равно порядковому номеру элемента.

Как рассчитать количество электронов?

Число электронов = число протонов = атомный номер = 3, Число нейтронов = атомная масса — атомный номер = 7 — 3 = 4.

Как определить число нуклонов?

Если число протонов в ядре обозначить буквой Z, а число нейтронов — буквой N, то массовое число (или число нуклонов) А = Z + N.

Как определить число электронов в ионе?

В ионе общее число электронов определяется суммой общего числа электронов атомов этого иона, и зарядом иона. При этом нужно учесть, что положительный заряд иона означает, что электронов в ионе не достаточно (т. е. их не хватает).

Сколько электронов в нейтральном атоме бериллия?

Нижний индекс – это порядковый номер, равный числу протонов в ядре атома. Отсюда следует, что число нейтронов в атоме бериллия равно 7-4=3, а число электронов равно 4, так как атом нейтрален и 4 электрона компенсируют положительный заряд 4-х протонов.

Сколько протонов и электронов в атоме азота?

Итак, заряд ядра атома любого химического элемента совпадает с его порядковым номером и имеет знак «+». Значит заряд ядра атома азота равен +7. Кроме того, зная порядковый номер элемента можно определить число протонов и электронов в нем, их по 7.

Сколько электронов содержит нейтральный атом кальция?

Количество электронов: 20. Количество нейтронов: 20.

Чему равняется количество протонов нейтронов?

Число протонов определяем по порядковому номеру элемента. Значит, число нейтронов в ядре можно найти, если от относительной атомной массы отнять порядковый номер. … Его относительная атомная масса равна 19. В ядре атома фтора — 9 протонов и 19 – 9 = 10 нейтронов.

Как устроен атом кальция?

Атом кальция состоит из положительно заряженного ядра (+20), внутри которого есть 20 протонов и 20 нейтронов, а вокруг, по четырем орбитам движутся 20 электронов. Рис. 1. Схематическое строение атома кальция.

Сколько нейтронов в составе атома натрия?

Натрий имеет номер 11. Это значит в атоме натрия 11 протонов и 11 электронов. Его относительная атомная масса примерно 23. Значит там ещё 12 нейтронов (их количество отличается для различных изотопов).

Что показывает количество протонов в элементе?

Количество протонов (а значит — заряд!) ядра атома равен его порядковому номеру в таблице Менделеева. Элемент номер №1 содержит один протон в ядре, заряд ядра +1. … Из соотношения масс электронов и нуклонов (протонов и нейтронов) видно, что масса атома сосредоточена в его ядре.

Как определить число протонов

Из таблицы 2-1 видно, что массы субатомных частиц чрезвычайно малы. Показатель степени (например, десять в минус двадцать седьмой степени) показывает, сколько нулей после запятой нужно записать, чтобы получилась десятичная дробь, выражающая массу субатомной частицы в килограммах. Это ничтожнейшая часть килограмма, поэтому массу субатомных частиц удобнее выражать в атомных единицах массы (сокращенно – а.е.м.). За атомную единицу массы принята ровно 1/12 часть массы атома углерода, в ядре которого содержится 6 протонов и 6 нейтронов. Схематическое изображение такого «эталонного» атома углерода приведено на рис. 2-5 (б). Атомную единицу массы можно выразить и в граммах: 1 а.е.м. = 1,660540·10 -24 г.

Рис. 2-5. Атомы состоят из положительно заряженного ядра и электронного облака. а) В состав ядра атома водорода входит только 1 протон, а электронное облако заполняется одним электроном. б) В ядре атома углерода 6 протонов и 6 нейтронов, а в электронном облаке – 6 электронов. в) Существует также изотопный углерод, ядре которого на 1 нейтрон больше. Содержание этого изотопа в природном углероде составляет чуть более 1% (об изотопах см. ниже). Линейные размеры атомов очень малы: их радиусы составляют от 0,3 до 2,6 ангстрема (1 ангстрем = 10 –8 см). Радиус ядра около 10 –5 ангстрема, то есть 10 –13 см. Это в 100000 раз меньше размеров электронной оболочки. Поэтому правильно показать относительные пропорции ядер и электронных оболочек на рисунке невозможно. Если бы атом увеличился до размеров Земли, то ядро имело бы всего около 60 м в диаметре и могло бы поместиться на футбольном поле.

Масса атома, выраженная в килограммах или граммах, называется абсолютной атомной массой . Чаще пользуются относительной атомной массой, которая выражается в атомных единицах массы (а.е.м.). Относительная атомная масса представляет собой отношение массы какого-нибудь атома к массе 1/12 части атома углерода. Иногда говорят более коротко: атомный вес . Последний термин вовсе не устаревший, как иногда пишут в учебниках – он широко используются в современной научной литературе, поэтому мы тоже будем его применять. Относительная атомная масса и атомный вес, фактически, безразмерные величины (масса какого-либо атома делится на массу части атома углерода), поэтому обозначение «а.е.м.» после численного значения обычно опускают (но можно и написать, в этом не будет ошибки). Термины “ относительная атомная масса”, “атомная масса” , “ атомный вес” в научном химическом языке обычно используются равноправно и между ними просто не делают различий. В Международном союзе химиков (IUPAC) существует Комиссия по относительной распространенности изотопов и атомным весам (Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights или сокращенно – CIAAW), но не «Комиссия по относительным атомным массам». Однако все химики прекрасно понимают, что речь идет об одном и том же.

Читайте также  Как отразить расходы прошлых лет в этом году

В российских учебниках и заданиях ЕГЭ пользуются термином относительная атомная масса, которую обозначают символом Ar. Здесь «r» – от английского «relative» – относительный. Например, Ar = 12,0000 – относительная атомная масса углерода 12 6C равна 12,0000. В современной научной литературе относительная атомная масса и атомный вес – синонимы.

** Из курса физики вы помните, что вес физического тела является переменной величиной. Например, на Земле и на Луне одно и то же физическое тело имеет разный вес, но масса тела – величина постоянная. Поэтому термин “ относительная атомная масса” считается более строгим. Для многих вычислений удобно массы протона и нейтрона в шкале а.е.м. считать округленно равными единице .

На рис. 2-5 показаны атомы двух разных видов. Может возникнуть вопрос: почему двух, а не трех видов – ведь на рисунке изображены три атома? Дело в том, что атомы (б) и (в) относятся к одному и тому же химическому элементу углероду, в то время как атом (а) – совсем другой элемент (водород). Что же такое химические элементы и чем они отличаются друг от друга?

Водород и углерод отличаются числом протонов в ядре и, следовательно, числом электронов в электронной оболочке. Число протонов в ядре атома называют зарядом ядра атома и обозначают буквой Z. Это очень важная величина. Когда мы перейдем к изучению Периодического закона, то увидим, что число протонов в ядре совпадает с порядковым номером атома в Периодической таблице Д.И.Менделеева.

Как мы уже говорили, заряд ядра (число протонов) совпадает с числом электронов в атоме. Когда атомы сближаются, то в первую очередь они взаимодействуют друг с другом не ядрами, а электронами. Число электронов определяет способность атома образовывать связи с другими атомами, то есть его химические свойства. Поэтому атомы с одинаковым зарядом ядра (и одинаковым числом электронов) ведут себя в химическом отношении практически одинаково и рассматриваются как атомы одного химического элемента .

ЭЛЕМЕНТОМ называется вещество, состоящее из атомов с одинаковым ЗАРЯДОМ ЯДРА.

На рис. 2-5 водород (один протон в ядре) и углерод (шесть протонов в ядре) – это разные химические элементы. А вот атомы (б) и (в), у которых по 6 протонов в ядре (хотя и разное количество нейтронов!), принадлежат одному и тому же химическому элементу (углероду).

** Слово «элемент» существовало в обиходе химиков задолго до того, как стало что-нибудь известно о строении атома. Средневековые алхимики и ученые-химики до начала XIХ века ничего не знали об атомном ядре и, тем более, о протонах и электронах. Но о существовании элементов естествоиспытатели догадывались давно и затратили немало сил для того, чтобы выяснить – что же считать элементом?

Очень хорошее (и вполне современное!) определение элемента дал еще древнегреческий философ Аристотель (384-322 до н.э.):

«Все окружающее представляет собой элементы либо состоит из элементов. Элемент представляет собой то, на что можно разложить другие тела, но не может быть разложено само ни на что более простое или отличное от самого себя».

Эта догадка опиралась на здравый смысл и у большинства химиков не вызывала сомнений, но при ответе на вопрос – что же считать элементом – возникало чисто практическое затруднение. Если какое-либо вещество не разлагается на более простые вещества, то не ясно – является ли оно элементом, или мы просто не умеем его разложить? В 1857 году немецкий химик Юстус Либих написал: «Элементы рассматриваются как простые вещества не потому, что мы знаем это, а лишь потому, что не знаем о них противоположного».

Например, долгое время воду считали элементом, и только в 1784 году англичанин Генри Кавендиш показал, что вода состоит из более простых веществ – водорода и кислорода. Водород, кстати, был открыт Г.Кавендишем, но вместо своего нынешнего названия имел гораздо более длинное: «воспламеняемый, горючий воздух из металлов» (дело в том, что водород получали, действуя кислотами на цинк, железо и некоторые другие металлы). Название ВОДО-РОД (то есть – рождающий воду) просто еще не могло существовать, поскольку никто не догадывался, что этот легкий газ и вода имеют друг к другу близкое отношение.

Однажды другой английский исследователь – Джозеф Пристли – в присутствии Кавендиша провел простой, хотя и небезопасный опыт – взорвал смесь водорода с кислородом. Пристли (он является первооткрывателем кислорода) впоследствии вспоминал об этом, как о «случайном эксперименте для развлечения нескольких философствующих друзей». Наблюдательный Кавендиш повторил этот опыт, но уже не взрывая, а сжигая водород в кислороде. Ему удалось довольно точно измерить объем взаимодействующих газов (объем водорода в этом опыте относился к объему кислорода как 2 : 1) и показать, что вода является продуктом реакции между этими двумя газами. Отсюда следовало, что вода – не элемент, а химическое соединение водорода и кислорода.

Более практическое определение элементу дал английский физик и химик Роберт Бойль:

Элемент – это вещество, которое при химическом превращении всегда увеличивает свой вес.

Например, при ржавлении куска железа его вес всегда увеличивается. Ржавление – это химическая реакция железа с водой и кислородом воздуха, поэтому в массу ржавого железа включается и масса прореагировавших с ним веществ. Химикам были известны и другие реакции, в которых железо увеличивало вес, но не существовало ни одной реакции, в которой железо разлагалось бы на более легкие продукты. Из этого заключалось, что железо, вероятно, является элементом.

Образцы пяти химических элементов из книги П.Эткинса «Молекулы». Желтая глыба – сера (S). Правее – медь (Cu). Красная жидкость в колбе – бром (Br2). В часовых стеклах – элементы иод (фиолетовые кристаллы I2) и ртуть (жидкий металл Hg).

Можно представить себе те трудности, с которыми сталкивались естествоиспытатели до появления теории строения атома. Тем не менее, еще до XIX века были правильно установлены многие элементы: углерод, сера, медь, золото, серебро, железо, свинец, олово, ртуть, цинк, мышьяк, сурьма, висмут, платина, фосфор, кобальт, никель, водород, кислород, азот, марганец.

Сумма тяжелых частиц (нейтронов и протонов) в ядре атома какого-либо элемента называется массовым числом и обозначается буквой А . Из названия этой величины видно, что она тесно связана с округленной до целого числа атомной массой элемента.

Здесь A – массовое число атома (сумма протонов и нейтронов), Z – заряд ядра (число протонов в ядре), N – число нейтронов в ядре.

Природа устроена так, что один и тот же элемент может существовать в виде двух или нескольких изотопов . Изотопы отличаются друг от друга только числом нейтронов в ядре (числом N). Поскольку нейтроны практически не влияют на химические свойства элементов, все изотопы одного и того же элемента химически неотличимы. На рис. 2-5б показан изотоп углерода с массовым числом 12 (6 протонов + 6 нейтронов = 12), а на рис. 2-5в – изотоп углерода с массовым числом 13 (6 протонов + 7 нейтронов = 13).

Изотопами называются вещества, состоящие из атомов с одинаковым зарядом ядра (то есть с одинаковым числом протонов), но с разным числом нейтронов в ядре. Изотопы отличаются друг от друга только массовым числом. Все элементы состоят из одного или нескольких изотопов.

Например, алмаз состоит из элемента углерода. Если бы удалось изготовить два совершенно одинаковых брильянта из углерода с массовым числом 12 и углерода с массовым числом 13, то оба кристалла в химическом отношении были бы одним и тем же элементом углеродом (заряд ядра + 6), но их масса была бы немного разной. Правда, стоимость брильянтов из чистого углерода-12 и чистого углерода-13 была бы во много раз выше, чем у обычных. Дело в том, что разделять изотопы чрезвычайно трудно из-за того, что их химические и физические свойства очень близки.

** Лишь немногие изотопы в природе неустойчивы и поэтому постепенно распадаются с излучением субатомных частиц и электромагнитных волн. Это явление называется радиоактивностью, о которой мы уже упоминали в этой главе. Вопреки распространенному мнению термин изотоп совсем не обязательно связан с радиоактивностью – большинство природных (но не искусственных!) изотопов устойчиво и мы просто не замечаем их присутствие в том или ином элементе, поскольку не различаем их химические и физические свойства. Таковы изотопы железа, меди, хлора, кальция и многих других элементов, с которыми мы познакомимся немного позже.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: