1.2. Строение атомного ядра

Как уже отмечалось, атом состоит из трех видов элементарных частиц: протонов, нейтронов и электронов. Атомное ядро – центральная часть атома, состоящая из протонов и нейтронов. Протоны и нейтроны имеют общее название нуклон, в ядре они могут превращаться друг в друга. Ядро простейшего атома – атома водорода – состоит из одной элементарной частицы – протона.

Диаметр ядра атома равен примерно 10-13 – 10-12 см и составляет 0,0001 диаметра атома. Однако, практически вся масса атома (99,95 – 99,98 %) сосредоточена в ядре. Если бы удалось получить 1 см3 чистого ядерного вещества, масса его составила бы 100 – 200 млн.т. Масса ядра атома в несколько тысяч раз превосходит массу всех входящих в состав атома электронов.

Протон – элементарная частица, ядро атома водорода. Масса протона равна 1,6721х10-27 кг, она в 1836 раз больше массы электрона.

Электрический заряд положителен и равен 1,66х10-19 Кл. Кулон – единица электрического заряда, равная количеству электричества, проходящему через поперечное сечение проводника за время 1с при неизменной силе тока 1А (ампер).

Каждый атом любого элемента содержит в ядре определенное число протонов. Это число постоянное для данного элемента и определяет его физические и химические свойства. То есть, от количества протонов зависит, с каким химическим элементом мы имеем дело. Например, если в ядре один протон – это водород, если 26 протонов – это железо. Число протонов в атомном ядре определяет заряд ядра (зарядовое число Z) и порядковый номер элемента в периодической системе элементов Д.И. Менделеева (атомный номер элемента).

Нейтрон – электрически нейтральная частица с массой 1,6749 х10-27кг, в 1839 раз больше массы электрона. Нейрон в свободном состоянии – нестабильная частица, он самостоятельно превращается в протон с испусканием электрона и антинейтрино. Период полураспада нейтронов (время, в течение которого распадается половина первоначального количества нейтронов) равен примерно 12 мин. Однако в связанном состоянии внутри стабильных атомных ядер он стабилен. Общее число нуклонов (протонов и нейтронов) в ядре называют массовым числом (атомной массой – А). Число нейтронов, входящих в состав ядра, равно разности между массовым и зарядовым числами: N = A – Z.

Электрон – элементарная частица, носитель наименьшей массы – 0,91095х10-27г и наименьшего электрического заряда – 1,6021х10-19 Кл. Это отрицательно заряженная частица. Число электронов в атоме равно числу протонов в ядре, т.е. атом электрически нейтрален.

Позитрон – элементарная частица с положительным электрическим зарядом, античастица по отношению к электрону. Масса электрона и позитрона равны, а электрические заряды равны по абсолютной величине, но противоположны по знаку.

Различные типы ядер называют нуклидами. Нуклид – вид атомов с данными числами протонов и нейтронов. В природе существуют атомы одного и того же элемента с разной атомной массой (массовым числом): 17 35 Cl, 1737Cl и т.д. Ядра этих атомов содержат одинаковое число протонов, но различное число нейтронов. Разновидности атомов одного и того же элемента, имеющие одинаковый заряд ядер, но различное массовое число, называются изотопами. Обладая одинаковым количеством протонов, но различаясь числом нейтронов, изотопы имеют одинаковое строение электронных оболочек, т.е. очень близкие химические свойства и занимают одно и то же место в периодической системе химических элементов.

Изотопы обозначают символом соответствующего химического элемента с расположенным сверху слева индексом А – массовым числом, иногда слева внизу приводится также число протонов (Z). Например, радиоактивные изотопы фосфора обозначают 32Р, 33Р или 1532Р и 1533Р соответственно. При обозначении изотопа без указания символа элемента массовое число приводится после обозначения элемента, например, фосфор – 32, фосфор – 33.

Большинство химических элементов имеет по несколько изотопов. Кроме изотопа водорода 1Н-протия, известен тяжелый водород 2Н-дейтерий и сверхтяжелый водород 3Н-тритий. У урана 11 изотопов, в природных соединениях их три (уран 238, уран 235, уран 233). У них по 92 протона и соответственно 146,143 и 141 нейтрон.

В настоящее время известно более 1900 изотопов 108 химических элементов. Из них к естественным относятся все стабильные (их примерно 280) и естественные изотопы, входящие в состав радиоактивных семейств (их 46). Остальные относятся к искусственным, они получены искусственным путем в результате различных ядерных реакций.

Термин «изотопы» следует применять только в тех случаях, когда речь идет об атомах одного и того же элемента, например, изотопы углерода 12С и 14С. Если подразумеваются атомы разных химических элементов, рекомендуется использовать термин «нуклиды», например, радионуклиды 90Sr, 131J, 137Cs.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2 Решение задач по теме «Расчет количества протонов, нейтронов, электронов в атомах различных химических элементов» | Учебно-методическое пособие по химии (10 класс) по теме:

           

Практическая работа №2

Решение задач по теме                                                                                                                       «Расчет количества протонов, нейтронов, электронов в атомах различных химических элементов.                                                            Составление электронных конфигураций атомов химических элементов»

Цель: Формирование умений обучающихся  записывать электронные конфигурации атомов элементов I-IV периодов и определять элемент по электронной конфигурации атома.

РАЗМИНКА /фронтально/:

1. Укажите, какие частиц входят в состав ядра атома?

1) электроны, протоны и нейтроны        2) только протоны        

3) протоны и нейтроны                            4) протоны и электроны

2.Укажите, какая характеристика атома определяет химические свойства элемента?

1) атомная масса                           2) число нейтронов в ядре

3) электроотрицательность          4) заряд ядра атома

3.Ряд чисел 2,8,5 соответствует распределению электронов по энергетическим уровням атома                                          

  1. алюминия       2)    азота   3)   фосфора    4)  хлора    

4.Наиболее ярко выражены неметаллические свойства у                                         1)  Sn   2)  Ge  3)  Si  4)  C

5. Четыре электрона на внешнем энергетическом уровне                                 имеет атом

   1) гелия    2) бериллия  3) углерода  4) кислорода

6. Распределение по энергетическим уровням атома                                                          хлора соответствует ряд чисел

          1) 2, 8, 7    2) 2, 7     3) 2, 8, 5     4) 2, 5

ВАРИАНТ I                                                     ВАРИАНТ II

Задание 1.  Заполните графы в таблице:

Вариант

Название химического элемента

Электронные формулы

Порядковый номер

Номер периода

Номер группы

I

1s²2s²2p3

II

1s²2s²2p6 3s²3р6

Задание 2.     Укажите  число протонов, нейтронов и электронов для                                  

                             атомов представленных ниже изотопов

           Изотопы                 p+             n0             e                 Изотопы 

               13 C                                                                           15 Cl

              55 Mn                                                                         17 Cl

              97 Mo                                                                         59 Co

Задание 3.  Назовите химические элементы, а также определите заряды ядер атомов этих элементов, зная распределение электронов по энергетическим уровням:                                                                                                                                  2, 8, 2;      2, 2;      2, 8, 6.                    2, 8, 5;        2;        2, 8, 3                                                    Определите, к какому типу элементов они относятся  (металлы или неметаллы).                                                                          

                                                                                               

        Вариант I                                                              Вариант II

*Задание 4.        Электронная формула атома

           1s 22s 22p 63s 23p4                                                               1s 22s 22p 63s 23p5

 

  Химический символ и формула водородного соединения  этого элемента

1)C и Ch5        3)  Si и Sih5      

2)O и Н2O     4) S  и    h3S   

  1. S и  h3S   3) P и Ph4  
  2. N и  Nh4  4) As и Ash4

**Задание 5. Определите число электронов в ионах:                                              

1) Na +  ,  2) Cl -,  3) Mg +2  ,  4) S -2                  1) F -,  ,   2) Ca +2 ,  3) O -2 ,  4) Li +

Запишите электронные формулы этих ионов.

Домашнее задание:

Составить электронные формулы элементов  IV периода. 

(3-)) Массовые числа: P=31, O=16 Атомные числа: P = 15, O=8

Вопрос

Обновлено: 26/04/2023

НАРАЙНА-СТРУКТУРА АТОМА-УПРАЖНЕНИЕ — IV ОБРАЗЕЦ ЗАДАЧИ

21 видео

РЕКЛАМА

Текст Решение

Проверено экспертами

(i) Атом фосфора (P)
Количество электронов = Количество протонов = Атомный номер = 15
Количество нейтронов = Массовое число — Атомный номер = 31 — 15 = 16
(ii) Ион фосфата
PO3-4=P+4O+3e- 9(31)P (ii) _(15)31P3−

34964029

Расположите следующие утверждения в последовательности, которая включает вычисление атомного номера и массового числа для атома элемента с 15 электронами и 16 нейтронами.
(a) A=Количество протонов + Количество нейтронов
A=Z+ Количество нейтронов

A=15+16=31
(b) Количество протронов и количество электронов равны в нейтральном атоме. Следовательно, атомный номер Z равен 15.
(c) Массовое число равно сумме протонов и нейтронов.
(d) Атомный номер равен 15, а массовое число равно 31. 4 के एक नमूने में हाइड्रोजन परमाणुओं के 6.36 मोल उप स्थित है । इस नमूने में ऑक्सीजन परमाणुओं के मोलों की संख ्या होगी : (परमाणु द्रव्यमान : N=14.04,H=1,P=31,O=16)

142060657

9 0002 Текст Решение

Рассчитайте количество электронов, протонов и нейтронов в (I) атом фосфора (ii) массовое число иона фосфата = P=31, O=16 Атомные номера: P = 15, o =8

365723213

5, Рассчитайте количество нейтронов, протонов и электронов

(i) атомный номер 3 и массовое число 7
(ii) атомный номер 92 и массовое число 238

427761302

9 0002 Text Solution

পরমাণু ক্রমাঙ্ক 15 , ভরসংখ্যা 31 হলে পরমাণুতে উপস্থিত প্রোটন, ইলেক ট্রন ও নিউট্রন সংখ্যা উল্লেখ করো।

642622639

Рассчитайте количество молей атомов фосфора (P) в 100 г фосфора (Атомная масса P = 31)

642690740

फॉस्फेट आयन (PO3−4) का तुल्यांकी भार कितना ह ोगा? (परमाणु भार, P=31,0% 16)

643164723

फॉस्फेट आयन (PO3−4) का तुल्यांकी भार कितना होगा? (परमाणु भार, P=31,0% 16)

643164745

फॉस्फेट आयन (PO3−4) का तुल्यांकी भार कितना होगा? (परमाणु भार P=31, O=16)

643167347

Текст Решение

Рассчитайте количество электронов, протонов и нейтронов в (I) атоме фосфора (ii) массовом числе иона фосфата = Р = 31, О = 16 9(3-) Чему будет эквивалентен вес? (Атомный вес, P = 31, O = 16)

644580467

Расположите следующие утверждения в последовательности, которая включает вычисление атомного номера и массового числа для атома элемента с 15 электронами и 16 нейтронами.


(1) A = количество протонов + количество нейтронов
A = Z + количество нейтронов
A = 15 + 16 = 31
(2) Количество протонов и количество электронов равны в нейтральном атоме. Следовательно, атомный номер Z равен 15,9.0015 (3) Массовое число равно общему количеству протоны и нейтроны.
(4) Атомный номер 15 и массовое число 31.

645106141

Text Solution

Краткое примечание об атомной массе фосфора

Фосфор — это химический элемент с символом P и атомным номером 15. Это встречается в природе в небольших количествах. Элементарный фосфор бывает двух основных форм: белый фосфор и красный фосфор. Однако из-за чрезвычайной реакционной способности фосфора он никогда не встречается в виде свободного элемента на поверхности Земли. Концентрация этого элемента составляет около одного грамма на килограмм земной коры (для сравнения, концентрация меди составляет около 0,06 грамма). Фосфор чаще всего встречается в виде фосфатов в минералах.

Атомная масса фосфора

Атомная масса фосфора 30,973762 ед.

Атомная масса определяется как количество протонов и нейтронов в атоме, где масса каждого протона и нейтрона составляет около 1 а.е.м. Масса каждого протона и нейтрона составляет примерно 1 а.е.м. (1,0073 и 1,0087 соответственно). Масса электронов в атоме настолько мала по сравнению с протонами и нейтронами, что их масса практически отсутствует. Молекула углерода-12, которая до сих пор используется в качестве эталона, состоит из шести протонов и шести нейтронов с атомной массой двенадцать а.е.м. Всего в нем двенадцать протонов и шесть нейтронов.

Вес атома, в отличие от веса предмета, не имеет ничего общего с силой гравитации. В данном случае это безразмерная цифра, представляющая отношение между атомными массами встречающихся в природе изотопов элемента и атомной массой одной двенадцатой массы углерода-12. Когда речь идет об элементах, содержащих только один встречающийся в природе изотоп, таких как бериллий или фтор, атомная масса равна атомному весу элемента.

Это средневзвешенное значение атомных масс изотопов элемента по шкале, в которой атом углерода-12 имеет точную массу 12 единиц, которая используется для расчета его относительной атомной массы.

Изотопы фосфора

Несмотря на то, что фосфор (15P) имеет 23 стабильных изотопа в диапазоне от 25P до 47P, стабильным является только 31P, в результате чего фосфор классифицируется как моноизотопный элемент.

Радиоактивные изотопы с самым длительным периодом полураспада: 33P с периодом полураспада 25,34 дня и 32P с периодом полураспада 14,268 дня. Все остальные имеют период полураспада менее 2,5 минут, причем у большинства из них менее секунды. Наименее стабильным является 25P, который имеет период полураспада менее 30 наносекунд и является наименее стабильным.

Фосфор 32 (P-32)

С массовым числом от 24 до 46 фосфор (P) имеет 23 известных изотопа, каждый с различным массовым числом. Фосфор является моноизотопным элементом, поскольку существует только один стабильный изотоп Р-31.

Период полураспада фосфора 33 (P-33) составляет 25,34 дня, а период полураспада фосфора 32 (P-32) — 25,34 дня. Фосфор 33 (Р-33) и фосфор 32 (Р-32) являются радиоизотопами фосфора с самым длительным периодом полураспада (14,263 дня). Все остальные изотопы имеют период полураспада менее 2,5 минут, и подавляющее большинство из них также имеют период полураспада менее одной секунды.

Что касается изотопов фосфора, то фосфор 32 (P-32) — это тот, ядро ​​которого имеет 15 протонов и 17 нейтронов. β- (1,71 МэВ) частица в 32S с периодом полураспада 14,263 дня испускается как побочный продукт его распада. Это радиоактивный материал, созданный бомбардировкой стабильного фосфора нейтронами в контролируемой среде.

Фосфор 32 представляет собой высокоэнергетический бета-чистый излучатель с непрерывным спектром, который имеет максимальную энергию 1,7 МэВ и среднюю энергию 0,7 МэВ. Непрерывный спектр фосфора 32 имеет максимальную энергию 1,7 МэВ и среднюю энергию 0,7 МэВ.

Фосфор-32 — один из наиболее часто используемых в исследованиях излучателей, а также обладающий наибольшей энергией. Его применение в молекулярной биологии стало популярным в результате широкого использования некоторых высокоактивных нуклеотидов для маркировки ДНК.

Фосфор 32 также можно использовать в процессах фосфорилирования, хотя это менее распространено. Этот метод специально используется при исследовании миграции удобрений (фосфатов) в почвах.

В медицине фосфор-32 использовался для лечения полиглоссии, но это становится все менее распространенным.

Фосфор-33

Период полураспада 25,4 дня, бета-излучатель (0,25 МэВ) с бета-излучением 33P. Он используется в медико-биологических лабораториях для приложений, где благоприятны более низкие энергетические бета-излучения, например, для секвенирования ДНК, где выгодны более низкие бета-излучения. Нуклеотиды могут быть помечены радиоактивным элементом 33P. Он потребляет меньше энергии, чем 32P, и поэтому обеспечивает более высокое разрешение.