Какие частицы содержатся в ядре атома

Все вещества состоят из атомов. Слово «атом» придумали задолго до наступления нашей эры. Но тогда считалось, что атом – самая крошечная частица, меньше которой ничего нет. Но наука доказала, что в атоме есть более мелкие частиц: протон, нейтрон и электрон. Протон и нейтрон находятся в ядре атома, каждая эта частица имеет массу в 1 единицу. Протон имеет заряд +1, нейтрон заряда не имеет. А ещё в атоме есть электрон, который летает вокруг ядра. Он маленький и весит так мало, что его вклад ничтожен, поэтому его массой можно пренебречь. А вот заряд у электрона есть, он отрицательный и равен -1. Всё это подробно изложено в статье «Строение атома». Ну а теперь переходим к вопросу, как понять, как устроен атом конкретного элемента, например, кислорода или кальция.

Итак, напоминаю, что атомы – нейтральны, они никогда не имеют заряда (или, иначе говоря, у них заряд 0). Но при этом в атоме есть протоны с зарядом +1, нейтроны с зарядом 0 и электроны с зарядом -1. Чтобы общий заряд атома был 0, нужно сделать так, чтобы в нём число положительных зарядов равнялось числу отрицательных. То есть в атоме число протонов (а именно они имеют заряд +1) равняется числу электронов (они имеют заряд -1). Это важно! И этот очевидный факт нужно понять и запомнить.

Сколько в атоме протонов, столько и электронов!

Почему мы тут не учли нейтроны? Потому что сейчас они нам не важны, ведь их заряд 0, поэтому на заряд атома они не влияют.

Теперь переходим к самому главному. Как же узнать число протонов и электронов в атоме? Для этого мы берём гигантскую шпаргалку, которая у вас всегда перед глазами в любом учебнике химии или кабинете химии. Это таблица Менделеева. Кстати, из неё можно узнать очень-очень много, но об этом позже.

Фото из открытых источников

Так вот. Смотрим на порядковый номер элемента (Здесь представлен фрагмент таблицы, и на картинке порядковые номера обведены синими кружками). Порядковый номер элемента – это заряд ядра.

Порядковый номер элемента в таблице Менделеева – это заряд ядра.

Но вы же помните, что ядро у нас состоит из положительно заряженных протонов и нейтронов без заряда. Значит, заряд ядра определяют только протоны, только у них есть заряд. Каждый протон имеет заряд +1. Следовательно, общий заряд ядра и показывает, сколько в ядре протонов. И чтобы было понятно, вот примеры (и используйте, рассматривая их, периодическую таблицу, которая есть в любом учебнике химии).

Пример 1.

Порядковый номер бора 5. То есть заряд ядра атома бора +5. Один протон имеет заряд +1. Сколько нужно протонов, чтобы получить заряд +5? Пять протонов. И да, в ядре атома бора 5 протонов.

Пример 2.

Порядковый номер алюминия 13. Рассуждая как выше, получаем, что в ядре атома алюминия 13 протонов, а заряд ядра +13.

Пример 3.

Порядковый номер аргона 18. Значит, протонов в ядре атома аргона 18, а заряд ядра +18.

Разобрались? Но чуть раньше мы говорили, что атом нейтрален, у него заряд 0! А теперь говорим, что у нас есть ядро, например, бора, у которого заряд +3. Всё верно, ведь вокруг ядра вращаются отрицательно заряженные электроны. Каждый электрон имеет заряд -1, и благодаря им атом получает общий заряд 0. Давайте снова перейдём к примерам.

Итак, снова про бор. Его порядковый номер 5, и мы уже поняли, что заряд ядра атома бора +5, и в нём 5 протонов. Сколько нам нужно электронов (каждый из которых имеет заряд -1), чтобы получить в сумме 0? Конечно же, 5! Потому что 5 плюсов и 5 минусов это и есть о! То есть число протонов всегда равно числу электронов.

Ещё один пример и более наглядно.

Посмотрим пристально на кальций. Его порядковый номер 20. Как и любого другого атома, у него есть ядро, в которое входят протоны и нейтроны, и электроны, которые вращаются вокруг ядра. Порядковый номер 20 говорит нам, что в ядре атома кальция находятся 20 протонов (каждый имеет заряд +1, а 20 протонов имеют заряд +20). Чтобы заряд атома кальция был 0, нужно 20 минусов. И это действительно так: вокруг ядра атома кальция вращаются 20 электронов.

Таким образом, если репетитор по химии или учитель в школе спрашивает, сколько в таком-то атоме протонов и электронов, действуем так:

1. Находим элемент в таблице Менделеева.

2. Смотрим на порядковый номер.

3. Порядковый номер = числу протонов в ядре = числу электронов.

Например, такой хитрый вопрос (на егэ по химии он не попадётся, но для тренировки решим). А сколько протонов и электронов содержится в атоме олова? Быстро ищем олово в таблице Менделеева. Порядковый номер олова – 50. И отвечаем моментально: в атоме олова 50 протонов и 50 электронов. Вот и всё.

И тут можно снова задаться вопросом о нейтронах. Зачем же они в ядре и на что они влияют? А про это говорим в следующий раз.

Пожалуйста, пишите в комментариях, что осталось непонятным, и я обязательно дам дополнительные пояснения. Жалуйтесь на сложности в изучении школьного курса и говорите, что вас испугало в учебнике химии. И тогда следующая статья будет рассказывать именно об этой проблеме.

Атом состоит из ядра, имеющего положительный электрический заряд, и отрицательно заряженных электронов. Заряд ядра любого химического элемента равен произведению Z на e, где Z — порядковый номер данного элемента в периодической системе химических элементов, е — величина элементарного электрического заряда.
Электрон — мельчайшая частица вещества с отрицательным электрическим зарядом е=1,6·10-19 кулона, принятым за элементарный электрический заряд. Электроны, вращаясь вокруг ядра, располагаются на электронных оболочках К, L, М и т. д. К — оболочка, ближайшая к ядру. Размер атома определяется размером его электронной оболочки. Атом может терять электроны и становиться положительным ионом или присоединять электроны и становиться отрицательным ионом. Заряд иона определяет число потерянных или присоединенных электронов. Процесс превращения нейтрального атома в заряженный ион называется ионизацией.
Атомное ядро (центральная часть атома) состоит из элементарных ядерных частиц — протонов и нейтронов. Радиус ядра примерно в сто тысяч раз меньше радиуса атома. Плотность атомного ядра чрезвычайно велика. Протоны — стабильные элементарные частицы, имеющие единичный положительный электрический заряд и массу, в 1836 раз большую, чем масса электрона. Протон представляет собой ядро атома самого легкого элемента — водорода. Число протонов в ядре равно Z. Нейтрон — нейтральная (не имеющая электрического заряда) элементарная частица с массой, очень близкой к массе протона. Поскольку масса ядра складывается из массы протонов и нейтронов, то число нейтронов в ядре атома равно А — Z, где А — массовое число данного изотопа (см. Периодическая система химических элементов) . Протон и нейтрон, входящие в состав ядра, называются нуклонами. В ядре нуклоны связаны особыми ядерными силами.
В атомном ядре имеется огромный запас энергии, которая высвобождается при ядерных реакциях. Ядерные реакции возникают при взаимодействии атомных ядер с элементарными частицами или с ядрами других элементов. В результате ядерных реакций образуются новые ядра. Например, нейтрон может переходить в протон. В этом случае из ядра выбрасывается бета-частица, т. е. электрон.
Переход в ядре протона в нейтрон может осуществляться двумя путями: либо из ядра испускается частица с массой, равной массе электрона, но с положительным зарядом, называемая позитроном (позитронный распад) , либо ядро захватывает один из электронов с ближайшей к нему К-оболочки (К-захват) .
Иногда образовавшееся ядро обладает избытком энергии (находится в возбужденном состоянии) и, переходя в нормальное состояние, выделяет лишнюю энергию в виде электромагнитного излучения с очень малой длиной волны — гамма-излучение. Энергия, выделяющаяся при ядерных реакциях, практически используется в различных отраслях промышленности.