§ 17. Склад атомних ядер

У цьому параграфі ви дізнаєтеся:

• із чого складається ядро атома;

• що таке масове число й чому воно дорівнює;

• що таке нуклонне та протонне число;

• яке число визначає порядковий номер елемента в періодичній системі.

Ha теперішній час у ядрі атома відкрито такі найважливіші елементарні частинки як протони (позначають символом р) і нейтрони (позначають символом п). Вони є різними станами однієї частинки — нуклона.

Протон — стабільна елементарна частинка з позитивним електричним зарядом +1 в одиницях елементарного електричного заряду й масою, що дорівнює 1 а.о.м. (Нагадуємо, що

1 а.о.м., атомна одиниця маси, дорівнює 1,66-10 ²‘ кг.) Існування протона передбачив і дав йому назву Е. Резерфорд.

Нейтрон — електрично нейтральна елементарна частинка також масою 1 а.о.м. Відомості про основні частинки, що входять до складу атома, наведено в табл. 5.

Таблиця 5

Основні частинки, які утворюють атом

Невдовзі після відкриття нейтрона український учений Д. Д. Іваненко вперше запропонував протонно-нейтронну модель будови ядра атома, яку в подальшому розвинув німецький фізик В. Гейзенберг.

Відповідно до цієї моделі сумарна кількість протонів Z і нейтронів N у ядрі атома певного елемента дорівнює цілочисловому округленому значенню атомної маси, яке називають масовим, або нуклонним, числом атома А:

A = Z + N.

Масове число = число протонів + число нейтронів.

Оскільки маса кожного протона та нейтрона приблизно дорівнює 1 а.о.м., а маса електрона дуже мала, то масове число атома приблизно дорівнює його відносній атомній масі.

Число протонів у ядрі характеризує його заряд і дорівнює атомному (порядковому) номеру хімічного елемента, або протонному числу Z:

Z=A-N.

Із цієї формули можна визначити число нейтронів:

N = A-Z.

Нуклонпе та протонне числа позначають відповідно верхнім і нижнім індексами ліворуч від символу елемента, наприклад:

Через те що позитивний заряд протона й негативний заряд електрона однакові за абсолютним значениям, в атомі як в електронейтральиій частинці число електронів в оболонці завжди дорівнює числу протонів у ядрі. Таким чином, позитивний заряд ядра визначає число електронів в електронній оболонці атома й тим самим усі властивості елемента, а також місце його розташування в періодичній системі. У цьому полягає фізичний зміст атомного номера елемента:

атомний номер елемента = числу протонів у ядрі =

= заряду ядра атома = числу електронів в атомі.

Отже, атом складається з ядра та електронів; ядро (нуклід), у свою чергу, складається з протонів та нейтронів і має позитивний заряд.

Видатний фізик-теоретик XX століття, автор протонно-нейтронної моделі атомного ядра. Народився в Полтаві. Після закінчення гімназії навчався в Полтавському педагогічному інституті, потім вступив до Харківського університету. Водночас викладав фізику та математику в трудовій школі.

У 1929 році очолив теоретичний відділ Українського фізико-технічного інституту.

У 1930-1931 роках Д. Д. Іваненко — професор Харківського університету, завідувач кафедри теоретичної фізики Харківського механіко-ма-шинобудівного інституту.

Його ім’я назавжди ввійшло в історію світової науки.

Приклад розв’язування задач

Скільки електронів, протонів і нейтронів міститься в атомі Йоду ¹²'1?

Розв'язання

Йод має атомний номер 53, отже, атом Йоду містить 53 протони та 53 електрони. Знайдемо число нейтронів

127т.

у ядрі атома 1:

N =A - 53 = 127 - 53 = 74.

Відповідь: 53 електрони, 53 протони, 74 нейтрони.

Запитання та завдання

° 1. Які елементарні частинки атома є різними станами однієї частинки — нуклона?

° 2. Яку елементарну частинку атома називають протоном? нейтроном? Який заряд та яка маса в кожної з них?

3. У чому суть протонно-нейтронної моделі будови ядра атома? Який учений уперше її запропонував?

° 4. Що таке масове, або иуклопне, число атома? За якою формулою його обчислюють?

5. Чому приблизно дорівнює масове число атома?

6. Що таке протонне число? Чому воно дорівнює?

7. Чому атом є електропейтральиою частинкою?

8. Якими символами позначають число протонів і число нейтронів?

9. Чому дорівнює число електронів в електронній оболонці атома?

10. У чому полягає фізичний зміст атомного номера елемента?

11. Атом Карбону містить 6 електронів. Чому дорівнює заряд: а) атома Карбону; б) ядра атома Карбону?

12. Ядро атома хімічного елемента містить два протони й два нейтрони. Запишіть позначення цього атома: укажіть хімічний символ, атомний номер (протонне число) і масове (нуклоіше) число.

13. Протон являє собою ядро деякого атома. Запишіть позначення цього атома.

14. Скільки протонів і нейтронів містяться в ядрах атомів: а) Хлору; б) Цинку?

Це матеріал з підручника Хімія 8 клас Бутенко