Як визначається число електронів. Будова атомів, орбіти електронів, максимальна к-ть електронів на орбітах, геохімічні сімейства. Залежність властивостей елементів від будови електронних оболонок і маси. Ізотопи і число протонів

Асоціативні приклади процесу езоосмоса, передачі і розподілу енергії та інформації

Склад ядра атома. Розрахунок протонів і нейтронів

Формули реакцій, що лежать в основі керованого термоядерного синтезу

Склад ядра атома. Розрахунок протонів і нейтронів

Відповідно до сучасних уявлень, атом складається з ядра і розташованих навколо нього електронів. Ядро атома, в свою чергу, складається з менших елементарних частинок - з певної кількості протонів і нейтронів (Загальноприйнята назва для яких - нуклони), пов'язаних між собою ядерними силами.

кількість протонів в ядрі визначає будову електронної оболонки атома. А електронна оболонка визначає фізико-хімічні властивості речовини. Число протонів відповідає порядковому номеру атома в періодичній системі хімічних елементів Менделєєва, іменується також Зарядове число, атомний номер, атомне число. Наприклад, число протонів у атома Гелія - \u200b\u200b2. В періодичній таблиці він стоїть під номером 2 і позначається як He 2 Символом для позначення кількості протонів служить латинська буква Z. При записи формул часто цифра, яка вказує на кількість протонів, розташовується знизу від символу елемента або праворуч, або ліворуч: He 2/2 He.

кількість нейтронів відповідає певному ізотопу того чи іншого елемента. Ізотопи - це елементи з однаковим атомним номером (однаковою кількістю протонів і електронів), але з різним масовим числом. масове число - загальна кількість нейтронів і протонів в ядрі атома (позначається латинською буквою А). При записи формул масове число вказується вгорі символу елемента з однієї зі сторін: He 4 2/4 2 He (Ізотоп Гелія - \u200b\u200bГелій - 4)

Таким чином, щоб дізнатися число нейтронів в тому чи іншому ізотопі, слід від загального масового числа відняти число протонів. Наприклад, нам відомо, що в атомі Гелія-4 He 4 2 Містить 4 елементарні частинки, так як масове число ізотопу - 4. При цьому нам відомо, що He 4 2 меет 2 протона. Віднявши від 4 (загальне масове число) 2 (к-ть протонів) отримуємо 2 - кількість нейтронів в ядрі Гелія-4.

ПРОЦЕС РОЗРАХУНКУ КІЛЬКОСТІ фантомні частинок ПО У ядрі атома. Як приклад ми не випадково розглянули Гелій-4 (He 4 2), ядро \u200b\u200bякого складається з двох протонів і двох нейтронів. Оскільки ядро \u200b\u200bГелія-4, іменоване альфа-частинкою (α-частинка) володіє найбільшою ефективністю в ядерних реакціях, його часто використовують для експериментів в цьому напрямку. Варто відзначити, що в формулах ядерних реакцій найчастіше замість He 4 2 використовується символ α.

Саме за участю альфа-частинок була проведена Е. Резерфордом перша в офіційній історії фізики реакція ядерного перетворення. В ході реакції α-частинками (He 4 2) «бомбардувалися» ядра ізотопу азоту (N 14 7), внаслідок чого утворився ізотоп оксигена (O 17 8) і один протон (p 1 + 1)

Дана ядерна реакція виглядає наступним чином:

Здійснимо розрахунок кількості фантомних частинок По до і після даного перетворення.

ДЛЯ РОЗРАХУНКУ КІЛЬКОСТІ фантомні частинок ПО НЕОБХІДНО:
Крок 1. Порахувати кількість нейтронів і протонів в кожному ядрі:
- кількість протонів зазначено в нижньому показнику;
- кількість нейтронів дізнаємося, віднявши від загального масового числа (верхній показник) кількість протонів (нижній показник).

Крок 2. Порахувати кількість фантомних частинок За в атомному ядрі:
- помножити кількість протонів на кількість фантомних частинок По, що містяться в 1 протоні;
- помножити кількість нейтронів на кількість фантомних частинок По, що містяться в 1 нейтрони;

Крок 3. Скласти кількість фантомних частинок По:
- скласти отримане кількість фантомних частинок За в протонах з отриманим кількістю в нейтронах в ядрах до реакції;
- скласти отримане кількість фантомних частинок За в протонах з отриманим кількістю в нейтронах в ядрах після реакції;
- порівняти кількість фантомних частинок По до реакції з кількістю фантомних частинок За після реакції.

ПРИКЛАД розгорнутих ОБЧИСЛЕННЯ КІЛЬКОСТІ фантомні частинок ПО в ядрах АТОМІВ.
(Ядерна реакція за участю α-частинки (He 4 2), провёденная Е. Резерфордом в 1919 році)

ДО РЕАКЦІЇ (N 14 7 + He 4 2)
N 14 7

Кількість протонів: 7
Кількість нейтронів: 14-7 \u003d 7
в 1 протоні - 12 За, значить в 7 протонах: (12 х 7) \u003d 84;
в 1 нейтрони - 33 За, значить в 7 нейтронах: (33 х 7) \u003d 231;
Загальна кількість фантомних частинок За в ядрі: 84 + 231 \u003d 315

He 4 2
Кількість протонів - 2
Кількість нейтронів 4-2 \u003d 2
Кількість фантомних частинок По:
в 1 протоні - 12 За, значить в 2 протонах: (12 х 2) \u003d 24
в 1 нейтрони - 33 За, значить в 2 нейтронах: (33 х 2) \u003d 66
Загальна кількість фантомних частинок За в ядрі: 24 + 66 \u003d 90

Разом, кількість фантомних частинок По до реакції

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

ПІСЛЯ РЕАКЦІЇ (O 17 8) і один протон (p 1 + 1):
O 17 8
Кількість протонів: 8
Кількість нейтронів: 17-8 \u003d 9
Кількість фантомних частинок По:
в 1 протоні - 12 За, значить в 8 протонах: (12 х 8) \u003d 96
в 1 нейтрони - 33 За, значить в 9 нейтронах: (9 х 33) \u003d 297
Загальна кількість фантомних частинок За в ядрі: 96 + 297 \u003d 393

p 1 + 1
Кількість протонів: 1
Кількість нейтронів: 1-1 \u003d 0
Кількість фантомних частинок По:
В 1 протоні - 12 За
Нейтрони відсутні.
Загальна кількість фантомних частинок За в ядрі: 12

Разом, кількість фантомних частинок За після реакції
(O 17 8+ p 1 + 1):
393 + 12 = 405

Порівняємо кількість фантомних частинок По до і після реакції:

ПРИКЛАД скорочена форма ОБЧИСЛЕННЯ КІЛЬКОСТІ фантомні частинок ПО В ЯДЕРНОЇ РЕАКЦІЇ.

Відомої ядерної реакцією є реакція взаємодії α-частинок з ізотопом берилію, при яких вперше був виявлений нейтрон, який виявив себе як самостійна частка в результаті ядерного перетворення. Дана реакція була здійснена в 1932 році англійським фізиком Джеймсом Чедвиком. Формула реакції:

213 + 90 → 270 + 33 - кількість фантомних частинок За в кожному з ядер

303 \u003d 303 - загальна сума фантомних частинок По до і після реакції

Кількості фантомних частинок По до і після реакції рівні.

Інструкція

Якщо атом електронейтрален, то число електронів в ньому дорівнює числу протонів. Число протонів відповідає атомному елемента в таблиці Менделєєва. Наприклад, має перший атомний номер, тому його атом має один. Атомний номер натрію - 11, тому атом натрію має 11 електронів.

Атом також може втрачати чи приєднувати. У цьому випадку атом стає іоном, які мають електричний позитивний або. Припустимо, один з електронів натрію покинув електронну оболонку атома. Тоді атом натрію стане позитивно зарядженим іоном, що має заряд +1 і 10 електронів на своїй електронній оболонки. При приєднанні електронів атом стає негативним іоном.

Атоми хімічних елементів можуть також з'єднуватися в молекули, найменшу частку речовини. Кількість електронів в молекулі дорівнює кількості електронів всіх вхідних в неї атомів. Наприклад, молекула води H2O складається з двох атомів водню, кожен з яких має по одному електрону, і атома кисню, який має 8 електронів. Тобто, в молекулі води всього 10 електронів.

Атом хімічного елемента складається з атомного ядра і електронної оболонки. До складу атомного ядра входять два типи частинок - протони і нейтрони. Майже вся маса атома зосереджена в ядрі, тому що протони і нейтрони набагато важче електронів.

Вам знадобиться

• атомний номер елемента, N-Z діаграма.

Інструкція

Нейтрони не мають електричного заряду, тобто їх електричний заряд дорівнює нулю. Це і представляє основну складність при числа нейтронів - атомний номер елемента або його електронна оболонка не дають однозначної відповіді на це питання. Наприклад, в ядрі завжди міститься 6 протонів, проте протонів в ньому може бути 6 і 7. Різновиди ядер елемента з різною кількістю нейтронів в ядрі ізотопами цього елемента. Ізотопи можуть бути природними, а можуть бути і отримані.

Ядра атомів позначають літерним символом хімічного елемента з таблиці Менделєєва. Праворуч від символу вгорі і внизу стоять два числа. Верхнє число A - це масове число атома. A \u003d Z + N, де Z - заряд ядра (число протонів), а N - число нейтронів. Нижня число - це Z - заряд ядра. Такий запис дає інформацію про кількість нейтронів в ядрі. Очевидно, що воно дорівнює N \u003d A-Z.

У різних ізотопів одного хімічного елемента число A змінюється, що можна побачити в запису цього ізотопу. Певні ізотопи мають свої оригінальні назви. Наприклад, звичайне ядро \u200b\u200bводню не має нейтронів і має один протон. Ізотоп водню дейтерій має один нейтрон (A \u003d 2, цифра 2 зверху, 1 знизу), а ізотоп тритій - два нейтрона (A \u003d 3, цифра 3 зверху, 1 знизу).

Залежність числа нейтронів від числа протонів відображена на так званій N-Z діаграмі атомних ядер. Стійкість ядер залежить від ставлення числа нейтронів і числа протонів. Ядра легких нуклідів найбільш стійкі при N / Z \u003d 1, тобто при рівності кількості нейтронів і протонів. З ростом масового числа область стійкості зсувається до величинам N / Z\u003e 1, досягаючи величини N / Z ~ 1,5 для найбільш важких ядер.

Відео по темі

джерела:

• Будова атомного ядра
• як знайти кількість нейтронів

Атом складається з ядра і оточуючих його електронів, які обертаються навколо нього по атомним орбиталям і утворюють електронні шари (енергетичні рівні). Кількість негативно заряджених частинок на зовнішніх і внутрішніх рівнях визначає властивості елементів. Число електронів, що містяться в атомі, можна знайти, знаючи деякі ключові моменти.

Вам знадобиться

• - папір;
• - ручка;
• - періодична система Менделєєва.

Інструкція

Щоб визначити кількість електронів, скористайтеся періодичної системою Д.І. Менделєєва. У цій таблиці елементи розташовані в певній послідовності, яка тісно пов'язана з їх атомним будовою. Знаючи, що позитивний завжди дорівнює порядковому номеру елемента, ви легко знайдете кількість негативних частинок. Адже відомо - атом в цілому нейтральний, а значить, число електронів буде дорівнює числу і номеру елемента в таблиці. Наприклад, дорівнює 13. Отже, кількість електронів у нього буде 13, у натрію - 11, у заліза - 26 і т.д.

Якщо вам необхідно знайти кількість електронів на енергетичних рівнях, спочатку повторіть принцип Пауля і правило Хунда. Потім розподіліть негативні частинки за рівнями і подуровням за допомогою все тієї ж періодичної системи, а точніше її періодів і груп. Так номер горизонтального ряду (періоду) вказує на кількість енергетичних шарів, а вертикального (групи) - на число електронів на зовнішньому рівні.

Не забувайте про те, що кількість зовнішніх електронів дорівнює номеру групи тільки у елементів, які знаходяться в головних підгрупах. У елементів побічних підгруп кількість негативно заряджених частинок на останньому енергетичному рівні не може бути більше двох. Наприклад, у скандію (Sc), що знаходиться в 4 періоді, в 3 групі, побічної підгрупи, їх 2. У той час як у Галія (Ga), який знаходиться в тому ж періоді і тієї ж групи, але в головній підгрупі, зовнішніх електронів 3.

При підрахунку електронів в атомі, Врахуйте, що останні утворюють молекули. При цьому атоми можуть приймати, віддавати негативно заряджені частинки або утворювати загальну пару. Наприклад, в молекулі водню (H2) загальна пара електронів. Інший випадок: в молекулі фториду натрію (NaF) загальна сума електронів буде дорівнює 20. Але в ході хімічної реакції атом натрію віддає свій електрон і у нього залишається 10, а фтор бере - виходить теж 10.

Корисна порада

Пам'ятайте, що на зовнішньому енергетичному рівні може бути тільки 8 електронів. І це не залежить від положення елемента в таблиці Менделєєва.

джерела:

• a так як атом то номер елемента

Атоми складаються з субатомних частинок - протонів, нейтронів і електронів. Протони є позитивно заряджені частинки, які знаходяться в центрі атома, в його ядрі. Обчислити число протонів ізотопу можна по атомному номеру відповідного хімічного елемента.

модель атома

Для опису властивостей атома і його структури використовується модель, відома під назвою «Модель атома по Бору». Відповідно до неї структура атома нагадує сонячну систему - важкий центр (ядро) знаходиться в центрі, а більш легкі частинки рухаються по орбіті навколо нього. Нейтрони і протони утворюють позитивно заряджене ядро, а негативно заряджені електрони рухаються навколо центру, притягаючи до нього електростатичними силами.

Елементом називають речовина, що складається з атомів одного типу, він визначається числом протонів в кожному з них. Елементу присвоюють своє ім'я і символ, наприклад, водень (H) або кисень (О). Хімічні властивості елемента залежать від числа електронів і, відповідно, числа протонів, що містяться в атомах. Хімічні властивості атома не залежить від числа нейтронів, тому що не мають електричного заряду. Проте їхня кількість впливає на стабільність ядра, змінюючи загальну масу атома.

Ізотопи і число протонів

Ізотопами називають атоми окремих елементів з різною кількістю нейтронів. Дані атоми хімічно ідентичним, однак володіють різною масою, також вони відрізняються своєю здатністю випускати випромінювання.

Атомний номер (Z) - це порядковий номер хімічного елемента в періодичній системі Менделєєва, він визначається числом протонів в ядрі. Кожен атом характеризується атомним номером і масовим числом (А), що дорівнює сумарному числу протонів і нейтронів в ядрі.

Елемент може мати атоми з різною кількістю нейтронів, але кількість протонів залишається незмінним і дорівнює числу електронів нейтрального атома. Для того, щоб визначити, скільки протонів міститься в ядрі ізотопу, досить подивитися на його атомний номер. Число протонів дорівнює номеру відповідного хімічного елемента в періодичній таблиці Менделєєва.

• Радіація, Введення в радіаційний захист

До початку 20 століття вчені вважали атом щонайменшої неподільною часткою речовини, але це виявилося не так. Насправді, в центру атома розташовується його ядро \u200b\u200bз зарядженими позитивно протонами і нейтральними нейтронами, навколо ядра по орбиталям обертаються негативно заряджені електрони (дана модель атома була в 1911 році запропонована Е. Резерфордом). Примітно, що маси протонів і нейтронів практично рівні, а ось маса електрона приблизно в 2000 разів менше.

Хоч атом містить як позитивно заряджені частинки, так і негативно, його заряд нейтральний, тому що, в атомі однакову кількість протонів і електронів, а рзнозаряженние частки нейтралізують один одного.

Пізніше вчені з'ясували, що електрони і протони мають однакову величиною заряду, що дорівнює 1,6 · 10 -19 Кл (Кл - кулон, одиниця електричного заряду в системі СІ.

Ніколи не замислювалися над питанням - яке у електронів відповідає заряду в 1 Кл?

1 / (1,6 · 10 -19) \u003d 6,25 · 10 18 електронів

електрична сила

Електричні заряди впливають один на одного, що проявляється у вигляді електричної сили.

Якщо якесь тіло має надлишок електронів, воно буде мати сумарним негативним електричним зарядом, і навпаки - при дефіциті електронів, тіло буде мати сумарний позитивний заряд.

За аналогією з магнітними силами, коли однойменно заряджені полюси відштовхуються, а різнойменно - притягуються, електричні заряди поводяться аналогічним чином. Однак, у фізиці недостатньо говорити просто про полюсності електричного заряду, важливо його числове значення.

Щоб дізнатися величину сили, що діє між зарядженими тілами, необхідно знати не тільки величину зарядів, але і відстань між ними. Раніше вже розглядалася сила всесвітнього тяжіння: F \u003d (Gm 1 m 2) / R 2

• m 1, m 2 - маси тіл;
• R - відстань між центрами тіл;
• G \u003d 6,67 · 10 -11 Нм 2 / кг - універсальна гравітаційна постійна.

В результаті проведених лабораторних дослідів, фізики вивели аналогічну формулу для сили взаімодейтсвіе електричних зарядів, яка отримала назву закон Кулона:

F \u003d kq 1 q 2 / r 2

• q 1, q 2 - взаємодіючі заряди, виміряні в Кл;
• r - відстань між зарядами;
• k - коефіцієнт пропорційності ( СІ: K \u003d 8,99 х 10 9 Нм 2 Кл 2; СГСЕ: K \u003d 1).

• k \u003d 1 / (4πε 0).
• ε 0 ≈8,85 · 10 -12 Кл 2 Н -1 м -2 - електрична постійна.

Відповідно до закону Кулона, якщо два заряду мають однаковий знак, то діюча між ними сила F позитивна (заряди відштовхуються одна від одної); якщо заряди мають протилежні знаки, що діє сила негативна (заряди притягуються один до одного).

Про те, наскільки величезним по силі є заряд в 1 Кл можна судити, використовуючи закон Кулона. Наприклад, якщо припустити, що два заряду, кожен в 1Кл рознести на відстань один від одного в 10 метрів, то вони будуть один від одного відштовхуватися з силою:

F \u003d kq 1 q 2 / r 2 F \u003d (8,99 х 10 9) · 1 · 1 / (10 2) \u003d -8,99 х 10 7 Н

Це досить велика сила, приблизно сопостовімая з масою в 5600 тонн.

Давайте тепер за допомогою закону Кулона дізнаємося, з якою лінійною швидкістю обертається електрон в атомі водню, вважаючи, що він рухається по круговій орбіті.

Електростатичну силу, діючу на електрон, згідно із законом Кулона можна прирівняти до центростремительной силі:

F \u003d kq 1 q 2 / r 2 \u003d mv 2 / r

З огляду на той факт, що маса електрона дорівнює 9,1 · 10 -31 кг, а радіус його орбіти \u003d 5,29 · 10 -11 м, отримуємо значення 8,22 · 10 -8 Н.

Тепер можна знайти лінійну швидкість електрона:

8,22 · 10 -8 \u003d (9,1 · 10 -31) v 2 / (5,29 · 10 -11) v \u003d 2,19 · 10 6 м / с

Таким чином, електрон атома водню обертається навколо його центру зі швидкістю, що дорівнює приблизно 7,88 млн. Км / год.

Атом хімічного елемента складається з ядра і електронів. кількість електронів в атомі залежить від його атомного номера. Електронна конфігурація визначає розподіл електрона по оболонок і подоболочкі.

Вам знадобиться

• Атомний номер, склад молекули

Інструкція

Якщо атом електронейтрален, то число електронів в ньому дорівнює числу протонів. Число протонів відповідає атомному номеру елемента в таблиці Менделєєва. Наприклад, водень має перший атомний номер, тому його атом має один електрон. Атомний номер натрію - 11, тому атом натрію має 11 електронів.

Атом також може втрачати чи приєднувати електрони. У цьому випадку атом стає іоном, які мають електричний позитивний або негативний заряд. Припустимо, один з електронів натрію покинув електронну оболонку атома. Тоді атом натрію стане позитивно зарядженим іоном, що має заряд +1 і 10 електронів на своїй електронній оболонки. при приєднанні електронів атом стає негативним іоном.

Атоми хімічних елементів можуть також з'єднуватися в молекули, найменшу частку речовини. кількість електронів в молекулі дорівнює кількості електронів усіх, хто входив в неї атомів. Наприклад, молекула води H2O складається з двох атомів водню, кожен з яких має по одному електрону, і атома кисню, який має 8 електронів. Тобто, в молекулі води всього 10 електронів.

Фанатичним математикам, що обожнює підраховувати все на світі, давно хотілося дізнатися відповідь на фундаментальне питання: скільки всього частинок у Всесвіті? З огляду на, що приблизно 5 трильйонів атомів водню можуть поміститися на одній лише голівці шпильки, при цьому кожен з них складається з 4 елементарних частинок (1 електрон і 3 кварка в протоні), можна з упевненістю припустити, що число часток в спостережуваному Всесвіті знаходиться за межею людського уявлення.

Як би там не було, професор фізики Тоні Падилла з Нотінгемського університету розробив спосіб оцінки загальної кількості частинок у Всесвіті, не беручи до уваги фотони або нейтрино, оскільки у них відсутня (вірніше, практично відсутня) маса:

Для своїх розрахунків вчений використовував дані, отримані за допомогою телескопа Планка, які використовувалися для вимірювання реліктового випромінювання, що є найстарішим з видимого світлового випромінювання у Всесвіті і, таким чином, формує подобу її межі. Завдяки телескопу, вчені змогли оцінити щільність і радіус видимого Всесвіту.

Інша необхідна змінна - це частка речовини, що міститься в баріонів. Ці частинки складаються з трьох кварків, і найбільш відомими баріонами на сьогоднішній день є протони і нейтрони, а тому в своєму прикладі Падилла розглядає саме їх. Нарешті, для розрахунку необхідно знання мас протона і нейтрона (які приблизно збігаються один з одним), після чого можна приступати до обчислень.

Що робить фізик? Він бере щільність видимого Всесвіту, примножує її на частку щільності одних лише баріонів, а потім множить результат на обсяг Всесвіту. Отриману в результаті масу всіх баріонів у Всесвіті він ділить на масу одного баріону і отримує загальна кількість баріонів. Але баріони нам не цікаві, наша мета - елементарні частинки.

Відомо, що кожен баріон складається з трьох кварків - якраз вони-то нам і потрібні. Більш того, загальне число протонів (як всі ми знаємо зі шкільного курсу хімії) дорівнює загальній кількості електронів, які теж є елементарними частинками. Крім цього, астрономи встановили, що 75% речовини у Всесвіті представлено воднем, а решта 25% - гелієм, іншими ж елементами при розрахунках такого масштабу можна знехтувати. Падилла обчислює кількість нейтронів, протонів і електронів, після чого примножує дві перші позиції на три - і у нас нарешті є підсумковий результат.

3.28х10 80. Понад три вігінтілліонов.

328.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.

Найцікавіше, що, з урахуванням масштабу Всесвіту, ці частинки не заповнюють навіть більшу частину від її загального обсягу. В результаті, на один кубометр Всесвіту припадає лише одна (!) Елементарна частинка.