Народна Освіта » Хімія » Будова атома. Склад атомних ядер. Протонне і нуклонне числа

НАРОДНА ОСВІТА

Будова атома. Склад атомних ядер. Протонне і нуклонне числа

Вивчення параграфа допоможе вам:

з'ясувати, які моделі будови атома відомі в науці; дізнатися про внесок вітчизняних і зарубіжних учених у вивчення будови атома; характеризувати склад ядер;

поповнити запас наукової термінології’ термінами «протонне число» і «ну-клонне число»; усвідомити роль теоретичних та експериментальних досліджень у розвитку науки.

УЯВЛЕННЯ ПРО БУДОВУ АТОМА. Нагадаємо, що термін атом виник ще в античному світі й у перекладі з грецької означає « неподільний». Майже до кінця XIX ст. панувала думка, що атом не підлягає поділу на менші частинки. Однак після відкриття (1897р.) в атомі негативно заряджених електронів та явища радіоактивності вчені зрозуміти, що це не так.

Радіоактивність — самодовільний розпад нестійких атомних ядер, який супроводжується радіоактивним випромінюванням.

МОДЕЛЬ БУДОВИ АТОМА ТОМСОНА. Першу модель будови атома (мал. 16) розробив Джозеф Джон Томсон (1856-1940) — англійський фізик, який у 1897 р. відкрив у складі атома електрони.

 

За цією моделлю атом є позитивно зарядженою по всьому об’єму кулькою, в яку вкраплені негативно заряджені частинки — електрони. Атом у цілому нейтральний. Маса атома теж рівномірно розподілена в цьому об’ємі.

Модель Томсона проіснувала в науці недовго. Через кілька років її спростував англійський фізик Ернест Резерфорд (1871-1937) на підставі результатів власних експериментальних досліджень. Пропускаючи прямолінійно потік позитивно заряджених частинок із масою атома Гелію

крізь тоненькі металеві пластинки, він виявив, що більшість частинок проникає крізь пластинку, деяка частина відхиляється під певними кутами від заданого їм прямолінійного руху, а приблизно 1/10000 частина відскакує назад (мал. 17).

Поведінку однієї з десяти тисяч частинок у цьому* досліді вчений пояснив таким чином. Оскільки частинки мали позитивний заряд, то відштовхувати (відкидати назад) їх могли інші частинки — також позитивно заряджені. Однойменні заряди, як вам відомо, відштовхуються. Такі результати досліду поставили під сумнів модель Томсона, бо доводили, що більшість атомного простору не несе позитивного заряду, він скон-цетрований в одному місці й займає дуже малий об’єм. На цій підставі було зроблено висновок, що атоми складаються з позитивно зарядженої серцевини — ядра та негативно заряджених частинок — електронів, розміщених за його межами. Тому Е. Резерфорд запропонував у 1911 р. нову модель будови атома.

ПЛАНЕТАРНА МОДЕЛЬ БУДОВИ АТОМА РЕЗЕРФОРДА. Прообразом цієї моделі стала модель Сонячної системи. За моделлю весь позитивний заряд і майже вся маса атома (99,4 %) зосереджені в атомному ядрі. Розмір ядра надзвичайно малий у порівнянні з розмірами атома. Навколо ядра коловими або еліптичними орбітами, як планети навколо Сонця (звідси походить назва моделі), безупинно рухаються електрони, утворюючи електронну оболонку атома.

Заряд електрона — найменший з усіх відомих зарядів (докладніше про це ви дізнаєтесь на уроках фізики), його абсолютним значенням користуються вкрай рідко. Здебільшого використовують умовний заряд -1. Позитивний заряд ядра дорівнює сумарному негативному заряду електронів, тому атом у цілому залишається незарядженим (електроней-тратьним) (мал. 18).

У 1919 р. Е. Резерфорд під час експериментальних досліджень здійснив розщеплення ядра й відкрив протони — позитивно заряджені частинки, за рахунок яких ядро має позитивний заряд. Протон, як і електрон, має дуже малу масу, правда, у порівнянні з ним вона в 1836 разів більша. А от заряди обох частинок є однаковими, але протилежними за знаком. Тож заряд протона умовно дорівнює +1.

Сьогодні вчені всього світу користуються теорією про те, що, крім протонів, до складу ядра входять нейтрони. Теоретичне припущення про існування нейтронів у ядрі висловив у 1932 р. відомий фізик Дмитро Дмитрович Іваненко. У 1933 р. він виголосив доповідь про протонно-нейтронну структуру ядра атома, у якій спирався на те, що в ядрі є важкі частинки однакової маси — протони та нейтрони. Останні, на відміну від протонів та електронів, не несуть електричних зарядів. Звідси походить їх назва — «нейтрони» (нейтральні). Геніальне передбачення Д. Д. Іва-ненка здобуло експериментальне підтвердження в дослідах англійського фізика Джеймса Чедвіка (1891-1974), за що в 1935 р. він був удостоєний Нобелівської премії.

 

 

Дмитро Дмитрович Іваненко (1904-1994) — видатний фізик-теоретик, який зробив фундаментальний внесок у розвиток багатьох розділів ядерної фізики, теорії поля та теорії гравітації. Блискучий викладач кількох вищих навчальних закладів СРСР, у тому числі й в Україні. Світове визнання Дмитро Дмитрович отримав у 1932 р. (у віці 27 років!), коли першим на основі теоретичних узагальнень запропонував протонно-нейтроннну модель атомного ядра.

Народився 29 липня 1904 р. в Полтаві в сім'ї редактора та вчительки. У 1920 р. закінчив гімназію в Полтаві, де його жартома називали «професором». Першу вищу освіту здобув на фізико-математичному факультеті Полтавського педагогічного інституту, у 1923-1927 рр. навчався в Ленінграді. У 30-ті роки — науковий співробітник Фізико-математичного інституту AH СРСР, завідувач теоретичного відділу Українського фізико-технічного інституту (УФТІ) в Харкові, завідувач кафедри теоретичної фізики механі-ко-машинобудівного інституту, професор Харківського університету. У. 1940 р. захистив докторську дисертацію на тему «Основи теорії ядерних сил» і продовжував займатись теоретичною фізикою, а також очолив кафедру теоретичної фізики в Київському державному університеті імені Тараса Шевченка. З 1943 р. й до останніх років свого життя — професор фізичного факультету Московського державного університету імені М. В. Ломоносова.

Наукові заслуги вченого високо оцінили нобелевські лауреати: П. Дірак, X. Юкава, Н. Бор, І. Пригожин і С. Тінг, — які спілкувалися з ним і залишили свої знамениті вислови на стінах кабінету Д. Д. Іваненка на фізичному факультеті МДУ імені М. В. Ломоносова.

 

Сестра Дмитра Дмитровича Іваненка Оксана Іваненко (1906-1997) — відома українська письменниця, автор багатьох книжок та літературних казок. Пригадайте, які з її творів вам відомі (вивчали у школі). У вільну хвилину поцікавтеся більше її творчістю, враженнями від прочитаного поділіться в малих групах.

Подальші досягнення у вивченні будови атома у XX ст. ознаменувались відкриттям нейтральної частинки п нейтрона у складі ядра атома. Нейтрони і протони формують атомне ядро й визначають масу атома. Так сформувалися сучасні погляди на склад і будову атома. Узагальнимо їх.

 

СУЧАСНІ ПОГЛЯДИ HA СКЛАД І БУДОВУ АТОМА. Атом складається з позитивно зарядженого ядра та негативно зарядженої електронної оболонки. До складу ядра входять: позитивно заряджені протопи, неза-ряджені (нейтральні) нейтрони. Негативно заряджені електрони перебувають у безупинному русі й формують електронну оболонку атома. Протони прийнято позначати

 

Атом — найменша електронейтральна частинка речовини.

Усі складові частинки атома мають надзвичайно малу масу, до того ж маса протона приблизно дорівнює масі нейтрона, тоді як маса електрона в 1836 разів менша від маси протона. Тому в науці масу протона і нейтрона прийнято за 1, на підставі чого маса електрона дорівнює 1/1836. Інформацію про будову атома та його складові вміщено в таблиці 7.

Таблиця 7

Будова та складові частинки атома

Незважаючи на те, що ядро має розміри, у десятки тисяч разів менші від розмірів електронної оболонки, основна маса атома зосереджена саме в ньому. При обчисленні відносної атомної маси елемента масою електронів нехтують.

Як виявилося, порядковий номер елемента в періодичній системі та число протонів у ядрі його атома збігаються. Наприклад, порядковий номер Кальцію дорівнює 20, і ядро атома Кальцію містить 20 протонів, порядковий номер Брому — 35, і ядро атома Брому містить теж 35 протонів.

Отже, завдяки описаним досягненням учених людству стало відомо про складну будову атома та його складові частинки. Однак на цьому етапі не всі загадки атома були розгадані.

До кінця XIX ст. атом вважали не подільним на менші частинки. Уявлення про складну будову атома сформувались у першій третині XX ст.

Відкриття електрона послужило підставою для створення моделі будови атома Томсона (1904 р.). Модель Томсона швидко замінилася планетарною моделлю атома Резерфорда. Цьому сприяли експериментальні докази того, що позитивний заряд не розподілений по всьому об'єму атома, а сконцентрований в одному місці.

Атом складається з позитивно зарядженого ядра та негативно заряджених електронів і в цілому є незарядженою (електронейтральною) частинкою.

До складу ядра атома входять протони (позитивно заряджені частинки) та нейтрони (частинки, що не мають заряду).

Абсолютні маси складових частинок атома дуже малі, тому користуються їх відносними масами: у протона й нейтрона вони приблизно однакові та прийняті за 1, маса електрона у 1836 разів менша.

Ядро порівняно з атомом має дуже малі розміри, але в ньому зосереджена основна маса атома.

 

Шведський інженер Альфред Нобель (1833-1896) — винахідник вибухових речовин і власник багатьох заводів з їх виробництва. Не маючи власної сім'ї, весь свій капітал, що на той час прирівнювався до 9 мільйонів доларів, заповів людству. У складеному вченим заповіті вказано, щоб відсотки з його капіталу щорічно йшли на преміювання людей, котрі впродовж минулого року принесли найбільшу користь людству. Зазначені відсотки він розпорядився поділити на п’ять рівних частин: одна — для тих, хто зробить видатні відкриття у фізиці, друга — у хімії, третя — у фізіологи і медицині, четверта — у галузі мистецтва, п'ята — тому, хто зробить визначний внесок у згуртування і процвітання націй. Особливим бажанням А. Нобеля було те, щоб враховували досягнення і не зважали на національність кандидатів на премії.

Одними з перших лауреатів Нобелівської премії були відкривач будови а і ома Ернесі Резерфорд у 1908 р. і Марія Склодовська-Кюрі у 1911 р.

 

Премію з хімії жінці присудили за унікальні дослідження Радію, який має надзвичайно велику випромінювальну здатність, у значних дозах смертельну для людини. Разом зі своїм чоловіком П’єром Кюрі вона була удостоєна Нобелівської премії (1903 р.) також із фізики — за відкриття радіоактивності елементів Полонію (Po) і Радію (Ra). Марія Склодовська-Кюрі — перший учений, удостоєний такої високої наукової нагороди двічі. Вона була також першою жін-кою-професором.

Які дослідження дали змогу вченим з’ясувати будову атома?

Розкажіть, у чому полягала відмінність у моделях Томсона та Резерфорда. Схарактеризуйте складові частинки атома.

До якої складової атома входять:

а) протони;

б) електрони;

в) нейтрони?

Який внесок у розкриття будови атома вніс видатний наш співвітчизник Д. Д. Іва-ненко?

Кому належать відкриття:

а) протона;

б) нейтрона;

в) електрона?

Чому модель Томсона проіснувала недовго?

Як Е. Резерфорд пояснював відхилення позитивно зарядженних частинок при пропускання їх крізь тоненькі металеві пластинки (малюнок 17)?

За що присуджують Нобелівську премію? Поясніть походження її назви.

Назвіть відомих вам учених, удостоєних Нобелівської премії за відкриття, зв’язані з будовою атома та властивостями його структурних частинок.

І Для елементів з порядковими номерами 28,36, 57, 84 зазначте заряд ядра їх атомів, кількість електронів в атомі.

І ІЗизнячте хімічні ЯПРМРНТИ ля няяяденими яідпмоптями прп HMV

а) елемент міститься в 4-му періоді, IV групі, головній підгрупі;

б) елемент міститься в 4-му періоді, І групі, побічній підгрупі;

в) елемент міститься у 3-му періоді, формула його леткої водневої сполуки відповідає загальній формулі H2R;

г) атом елемента має на 7 електронів більше, ніж атом Карбону;

д) елемент 3-го періоду має валентність IV у вищому оксиді та леткій сполуці з Гідрогеном.

Напишіть формули вищих оксидів для елементів, про які йдеться у завданнях а, в, г.

Поцікавтесь: кому з хіміків і за які відкриття присуджувалась Нобелівська премія; хто з хіміків був першим серед нагороджених; хто з Нобелівських лауреатів має українське коріння.

З’ясуйте, які записи і хто саме з Нобелівських лауреатів залишили в кабінеті Д. Д. Іваненка. Занотуйте їх та обговоріть у групах.

 

Це матеріал з підручника Хімія 8 клас Ярошенко

 

Категорія: Хімія

Автор: admin от 23-10-2016, 02:11, Переглядів: 2573