Как находится число нейтронов: 1.как определить число нейтронов в атоме? 2.как определить число электронов в атоме?

Атомное ядро | Физика

Итак, атом состоит из атомного ядра и обращающихся вокруг него электронов. А из чего состоит атомное ядро?

В 1932 г. было установлено, что атомное ядро состоит из протонов и нейтронов.

Протон представляет собой положительно заряженную частицу с массой, которая в 1836 раз превышает массу электрона. Электрический заряд протона совпадает по модулю с зарядом электрона:

q = e = 1,6·10^–19 Кл.

Ядра разных атомов содержат разное число протонов. Например, в ядре атома водорода лишь один протон, в ядре атома кислорода восемь, в ядре атома урана девяносто два.

Число протонов в ядре совпадает с порядковым номером соответствующего элемента в таблице Д. И. Менделеева. С этим же номером совпадает и число электронов в атоме. А раз так, то число протонов в ядре равно числу электронов, обращающихся вокруг этого ядра, и потому обозначается той же буквой:

Z — число протонов в ядре.

Помимо порядкового номера, в таблице Д. И. Менделеева для каждого химического элемента указано еще одно число, которое, будучи округленным до целого числа, показывает общее число частиц (протонов и нейтронов) в атомном ядре (см. форзац). Оно обозначается буквой А и называется массовым числом:

A — массовое число ядра.

Нейтрон представляет собой нейтральную частицу с массой, которая в 1839 раз превышает массу электрона. Электрический заряд нейтрона равен нулю:

q_n = 0.

Число нейтронов в атомном ядре обозначается буквой N. Оно находится по формуле

N = A – Z.

Чтобы найти число нейтронов в ядре, надо из массового числа этого ядра вычесть число протонов в нем.

Поскольку нейтроны не имеют заряда, то электрический заряд атомного ядра совпадает с суммарным зарядом протонов, находящихся в данном ядре.

Протоны и нейтроны удерживаются в ядре особыми — ядерными — силами. Эти силы в сто раз превосходят электрические и потому не дают одноименно заряженным протонам разлететься в разные стороны. Характеристикой устойчивости атомного ядра является его энергия связи (E_св). Так называют энергию, которую необходимо затратить, чтобы расщепить ядро на отдельные частицы. В ядерной физике эту энергию принято измерять в мегаэлектронвольтах (МэВ):

1 МэВ = 1,6 · 10^-13 Дж (табл. 1).

Элементарные частицы (электроны, протоны и др.), а также атомные ядра невозможно увидеть ни в один микроскоп, даже электронный. Тем не менее с помощью специальных приборов о них можно узнать много важного. Например, пролетая через так называемую камеру Вильсона, заряженная частица ионизирует встречные молекулы пара, которым наполнена камера, и тем самым создает вдоль своего пути цепочку ионов. В результате конденсации на этих ионах пара образуется трек — туманный след из капелек воды. Изучение этого трека позволяет определить многие характеристики пролетевшей частицы. В других приборах (например, счетчиках Гейгера) прохождение каждой частицы вызывает кратковременное появление электрического тока, что позволяет вести их счет. Некоторые из подобных приборов используют в качестве дозиметров — устройств для определения доз облучения, знание которых необходимо для обеспечения безопасности работы при наличии ионизирующих излучений.

При столкновениях атомных ядер друг с другом, а также с какими-либо иными частицами эти ядра могут превратиться в ядра других атомов. Например, при столкновении ядра атома урана с нейтроном могут образоваться ядра атомов ксенона и стронция, а также два новых нейтрона:

n + U → Xe + Sr + 2n, (4.1)

а в результате столкновения ядра атома водорода с ядром атома углерода может появиться ядро атома азота:

H + C → N. (4.2)

Подобные превращения называют ядерными реакциями. При этом реакции типа (4.1), при которых тяжелые ядра превращаются в более легкие, называют реакциями деления, а реакции типа (4.2), при которых из легких ядер образуются более тяжелые,— реакциями синтеза.

Превращения атомных ядер не могут быть какими угодно. В природе происходят только такие ядерные реакции, при которых сохраняется общий электрический заряд частиц, а также их суммарное массовое число.

В ходе ядерных реакций может выделяться значительная энергия. Например, при делении атомных ядер, содержащихся в 1 г урана, выделяется примерно такая же энергия, что и при сжигании 3 т угля! Благодаря этому ядерные реакции находят широкое применение в атомной энергетике (АЭС).

??? 1. Из каких частиц состоит атомное ядро? Что вы знаете об этих частицах? 2. Как находится число протонов в ядре? 3. Что такое массовое число? 4. Как находится число нейтронов в ядре? 5. Что представляют собой ядерные реакции? Приведите примеры таких реакций. 6. Почему ядерные реакции находят широкое применение в атомной энергетике? 7. С помощью каких приборов регистрируют и изучают заряженные частицы? 8. Сколько частиц входит в состав ядра атома водорода? 9. В курсе физики старших классов будет доказано, что энергия, выделяющаяся в той или иной ядерной реакции, равна разности суммарных энергий связи образующихся и исходных ядер. Воспользовавшись этим фактом, определите, какая энергия выделяется в реакциях (4. 1) и (4.2).

Атомы химических элементов

1. Строение атома
2. Электронная формула
3. Металлические и неметаллические свойства
4. Электроотрицательность
5. Ковалентная неполярная химическая связь
6. Ковалентная полярная химическая связь
7. Ионная химическая связь
8. Металлическая связь

Строение атома

Сегодня мы поговорим об атоме, его строении и свойствах атомов.

Каждый атом состоит из ядра и оболочки.

Ядро атома состоит из протонов и нейтронов. Протон это частица, которая имеет заряд +1 и атомную массу 1.

Нейтроны не имеют заряда (они нейтральны), но имеет массу, равную единице. Сумма всех протонов ядра называется зарядом ядра и обозначается заглавной буквой Z. Сумма нейтронов обозначается заглавной буквой М. Нетрудно догадаться, что так как нейтроны нейтральны, а протон имеет заряд плюс один, то все ядро будет заряжено положительно.

Так как и протоны, и нейтроны имеют массу, равную единице, то существует какая-то величина, выражающая массу ядра. Она называется массовым числом и обозначается заглавной буквой А. Оно равно сумме протонов и нейтронов.

В периодической системе Менделеева вещества расположены в конкретном порядке. В каждой ячейке рядом с обозначением элемента есть цифры.

Есть цифра, которая обозначают заряд ядра (Z), то есть количество протонов. Есть цифра, которая, обозначает массовое число A.

^AX_Z

Химическим элементом называются атомы веществ, которые содержат одинаковое количество протонов.  

Ядра химических элементов неустойчивы, и количество нейтронов в них может меняться, они могут приходить и уходить.

Если количество протонов в некоторых атомах одинаковое, а количество нейтронов разное,  то и массовое число у них тоже будет разным. Такие атомы называются изотопами. Например, существуют изотопы лития

⁶Li₃⁷Li₃

Также существуют такие химические элементы, у которых будут одинаковое массовое число, но разное число протонов. Такие элементы называются изобары. Конечно же, это разные химические элементы.

⁴⁰К₁₉⁴⁰Ca₂₀

Вокруг ядра присутствует оболочка электронов. Электроны имеют настолько маленькую массу, что в некоторых случаях мы говорим, что она равна нулю.

Электрон имеет отрицательный заряд. И есть такое правило, что в нормальном состоянии количество протонов должно равняться количеству электронов. И этого следует, что наш атом будет заряжен нейтрально, то есть отрицательный заряд будет равен положительному.

Электронная формула

Давайте посмотрим, как можно записать электронную формулу, которая будет отображать структуру электронных оболочек в атоме.

Мы говорили, что существуют энергетические уровни, число которых равно номеру периода. В этом энергетическом уровне есть подуровни.

В каждом подуровне есть орбитали. В первом s-подуровне 1 орбиталь,  в p-подуровне  3 орбитали, в  d-подуровне 5 орбиталей и в f-подуровне 7 орбиталей.

Как же они обозначаются?

s(1) = _

p(3) = _ _ _

d(5) = _ _ _ _ _

f(7) = _ _ _ _ _ _ _

Электронная формула химического элемента отражает то, как электроны в атоме химического элемента располагаются по энергетическим уровням и на орбиталях в подуровнях.

Давайте возьмем водород, у которого есть только один электрон, и который находится в 1 периоде и 1 группе. У него 1 уровень и 1 подуровень.  Количество орбиталей тоже равно 1.

Электронную формулу водорода можно записать в таком виде

₁H 1s¹

Существует три принципа составление электронных формул:

• Первый принцип гласит, что электроны заполняют орбитали в порядке возрастания энергии. Сначала заполняется s-подуровень, затем p-подуровень и т.д.
• Второй принцип Паули говорит о том, что в одной орбитали может быть не более двух электронов.
• Третье правило говорит о том, что сначала электроны будут заполнять свободные орбитали по одному, а зачем, если останутся лишние электроны, они будут по второму кругу заполнять орбитали.

Индекс около знака подуровня (s2, p3) обозначает количество электронов на орбиталях этого подуровня.

Давайте попробуем составить формулу электронную лития.

₃Li — 1s²2s¹

Литий имеет номер 3, то есть у него всего 3 электрона. Он находится во втором периоде, значит у него два уровня. Он находится в первой группе, значит у него один внешний электрон.

Номер группы говорит о том, сколько внешних валентных электронов в нашем атоме. Валентные электроны участвуют в образовании химической связи.

Рассмотрим также элемент кальций.

₂₀Ca — 1s²2s²p⁶3s²p⁶4s²

В общем случае электроны располагаются по орбиталям по правилу Клечковского и в соответствии с принципами, описанными выше.

1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s ≈ 3d < 4p < 5s ≈ 4d и т.д.

Металлические и неметаллические свойства

Металлические свойства элементов — это свойство атомов отдавать электроны. Например, у металлов, как правило, на внешнем энергетическом уровне находится от одного до трех электронов.

Неметаллические свойства — это способность принимать на себя электроны. У этих элементов на внешнем энергетическом уровне будет находиться от 4 до 8 электронов.

Давайте разберемся, как по периодической системе элементов можно понять, какими свойствами обладает тот или иной элемент.

Мы знаем, что в одном периоде у атомов одинаковое количество электронных слоёв, но количество электронов увеличивается. Электронов становится больше и они с большей силой притягиваются к ядру. Следовательно, терять электроны атому будет намного сложнее. А свойство принимать электроны будет увеличиваться.

В одной группе, наоборот, у атомов одинаковое количество внешних электронов, но увеличивается количество электронных слоев. Электроны располагаются от ядра все дальше, следовательно, больше шанс потери электронов у атома. Способность принимать чужие электроны у атома уменьшается.

В итоге, в периодической системе в группе сверху вниз и в периоде справа налево увеличиваются металлические свойства элементов, а в группе снизу вверх и в периоде справа налево увеличиваются неметаллические свойства.

Таким образом, мы теперь можем сравнивать разные элементы по их свойствам.

Электроотрицательность

Когда два атома взаимодействуют с образованием химической связи, один из атомов либо притягивает на себя электроны, либо отталкивает в зависимости от его неметаллических свойств.

Электроотрицательность — это способность перетягивать на себя электроны другого атома. Она выражается в конкретных числах, но слишком сложна для запоминания. Поэтому для удобства взяли за единицу электроотрицательность лития и остальные все элементы выражаются относительно этого элемента.

Li=1

Na=0,9

C=2,5

O=3,5

F=4

Таким образом, зная электроотрицательность элементов, можно делить их на металлы и неметаллы. Как правило, у металлов электроотрицательности не превышает 2. У неметаллов она больше 2.

При образовании химической связи вещество с большей электроотрицательностью будет притягивать к себе электроны другого атома с меньшей электроотрицательностью. В этом и заключается основная сущность химической связи, про которую мы поговорим далее.

Химическая связь между атомами может быть четырех видов:

• когда у двух элементов одинаковая электроотрицательность (ковалентная неполярная)
• когда у двух элементов электроотрицательность разная, но разница несущественная (ковалентная полярная)
• когда электроотрицательность сильно различается (ионная)
• металлическая связь

Ковалентная неполярная химическая связь

Первый вид связи, а именно ковалентная неполярная химическая связь,  может быть у двух одинаковых элементов неметаллов. Так образуются газы водород (H₂), азот (N₂), кислород (О₂).

Давайте посмотрим, как это происходит на примере водорода. У водорода один электрон, он находится в первом периоде и 1 группе. Соответственно, для заполнения внешнего уровня ему не хватает всего одного электрона. Чтобы его забрать он взаимодействует с другим атомом водородом с образованием общей электронной пары. Таким образом, эта общая электронная пара становится общей для того и для другого атома водорода, и в какой-то момент эти уровни заполняются до последнего.

H. + H. = H:H

Такой вид связи будет называться классическая ковалентная неполярная, так как эта общая электронная пара не будет смещаться ни к тому, ни к другому атому, потому что их электроотрицательность одинаковая.

Более сложный пример — это атом азота.

N… + N… = N:::N

Мы знаем, что у азота на внешнем уровне три неподеленных электрона. Чтобы заполнить до конца этот внешний уровень ему нужно ещё три электрона, которые он берёт у такого же атома азота.

Ковалентная полярная химическая связь

Рассмотрим вид химической связи, когда электроотрицательность различается несущественно на примере галогеноводородов, а именно взаимодействии водорода и хлора.

Вспомним, что у водорода один электрон на внешней оболочке, хлор находится в третьем периоде и 7-й группе.  У него на внешнем уровне 7 неспаренных электронов.

Ковалентная полярная связь будет выглядеть следующим образом:

 

Можно увидеть, что единственный электрон водорода сместился к хлору, потому что у хлора большая электроотрицательность. Атом хлора сильнее притягивает на себя электрон водорода. У этих атомов получаются неполные частичные заряды. У атома хлора установится частичный отрицательный заряд, а у водорода, от которого немного отсоединился электрон, появляется частично положительный заряд.

Эти частичные заряды частичные, и поэтому они меньше единицы, при этом атомы не становятся ионами.

Ионная химическая связь

Ионные химические связи образуется между атомами, у которых очень большая разница в электроотрицательности. Эти элементы находятся в периодах и в группах периодической системы далеко друг от друга.

Рассмотрим этот вид связи на примере взаимодействия натрия и фтора.

Электроотрицательность натрия равна  0,9, а у фтора 4.  Это довольно большая разница.

У натрия, который находится в первой группе, на внешнем энергетическом уровне находится один Электрон, у фтора на внешнем энергетическом уровне находятся семь электронов, так как он находится в седьмой группе.

Для заполнения и того, и другого внешнего слоя они необходимы друг другу. Но так как у них достаточно большая разница в электроотрицательности, натрий отдает фтору свой внешний электрон полностью и становится заряженным положительно. Атом фтора с стильными металлические свойствами этот электрон забирает и становится заряженным отрицательно.

Na₀ + F₀ = Na⁺F^—

Наши атомы стали положительно заряженными и отрицательно заряженными.

Атомы, которые меняют свой заряд в зависимости от того, принимают они на себя электронный заряд или отдают, называются ионами, поэтому и химическая связь называется ионная.

Металлическая связь

Металлы не находятся в природе в виде отдельных атомов. Вы никогда не увидите отдельно лежащий атом натрия или алюминия. Металлы находятся в природе в виде кристаллов и имеют структуру в виде кристаллической решетки.

Давайте разберем это на примере пластинки алюминия.

Если мы посмотрим в периодическую таблицу, мы увидим, что алюминий находится в третьей группе. Это значит, что на внешнем энергетическом уровне у него три электрона. Эти электроны могут свободно открепляться от нашего атома, и атом алюминия будет превращаться в положительно заряженный ион.

Это происходит не у всех атомов алюминия, то есть некоторые атомы отдают свои три электрона, а некоторые пока остаются в неизменном виде.

Свободно циркулирующие по металлической решетке электроны присоединяться к другим положительно заряженным ионам алюминия.

Положительно заряженные ионы алюминия будут превращаться опять в обычные атомы алюминия.

В чём же сходство и отличие металлической связи от ионной и ковалентной связи?

Как и ионная, металлическая связь тоже образована ионами, но в металлической связи присутствуют только положительно заряженные ионы и нейтральные атомы.

Связь между ними осуществляется с помощью электронов, которой движутся вокруг них.

неорганическая химия — Расчет числа нейтронов в образце

спросил 5 лет, 11 месяцев назад

Изменено 5 лет, 11 месяцев назад

Просмотрено 5к раз

$\begingroup$

Что из следующего содержит один моль нейтронов? 9{23}_{10}Не}$

Вот вопрос, на который я не знаю, как ответить. Я попытался использовать уравнение:

моль = масса/мр

, но это не соответствовало данному ответу, то есть (C). Я продолжаю делать 2/24, что не похоже на 1 моль.

• неорганическая химия
• атомы

$\endgroup$

0

$\begingroup$

Формула

$$\text{количество вещества} = \frac{\text{масса}}{\text{молярная масса}}$$

говорит вам, что у вас есть 1/12 моля магния , так как вы взяв массу магния (2 г) и разделив на молекулярную массу магния (24 г/моль). Однако вопрос не задается о количестве молей

магния .

Каждый атом магния имеет 24 — 12 = 12 нейтронов. Следовательно, 1/12 моля магния содержит (1/12)(12) = 1 моль нейтронов.

$\endgroup$

$\begingroup$

Ответ A не имеет нейтронов Ответ B содержит 1/12 моля углерода с 6 молями нейтронов на моль. Итак, есть только половина моля нейтронов. Ответ C содержит 2/24 или 1/12 моля Mg с 12 молями нейтронов (и 12 молями протонов) на моль Mg. 12/12 = 1, ответ. Ответ D содержит 2/23 моля Ne с 23-10 молями нейтронов на моль Ne. Значит в ответе больше 1 моля нейтронов.

$\endgroup$

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

Рассчитать количество протонов и нейтронов в изотопах азота 13N, 14N, 15N, 16N и 17N

Вопрос: Азот (атомный номер 7) имеет стабильные изотопы (период полураспада более 1 секунды) с массовыми числами 13, 14, 15, 16 и 17.  Рассчитайте количество протонов и нейтронов в каждом из изотопов азота.

Решение:

Атомный номер (Z) азота равен 7. Атомный номер всегда равен количеству протонов. А число протонов всегда равно числу электронов в незаряженном атоме, так что атом электрически нейтрален.

Следовательно, незаряженный атом азота всегда имеет 7 протонов и 7 электронов.

 Изотоп образуется при изменении числа нейтронов в атоме одного и того же элемента. Это изменяет массовое число в ядре атома, поскольку массовое число А представляет собой сумму протонов и нейтронов. Число протонов остается неизменным.

 массовое число A= количество протонов (p) + количество нейтронов (n)

 массовое число записывается в виде надстрочного индекса рядом с символом элемента, например,

So, the number of neutrons in different Nitrogen isotopes ¹³ N, ¹⁴ N, ¹⁵ N, ¹⁶ N, and ¹⁷ N is-

¹³ N Изотоп:

Массовое число = 13 (Дано)  

Массовое число (A) = число протонов (p) + число нейтронов (n)

A= p+ n

Следовательно, n= A-p = 13 -7 = 6.

Решение с использованием таблицы журнала-

n= A-p

Applying log ₁₀ on both sides

log ₁₀ n= log (A-Z)

log ₁₀ n= log ₁₀ (13-7) =log ₁₀ 6 = 0,7782

Применение антилога,

n = антилога (0,7782)

6.001 = 6

Количество нейтронов в

13 N Изотоп составляет 6, а количество протонов составляет 7,

919191919191919191919191991 гг. ¹⁴ N Изотоп

Массовое число = 14 (Дано)  

Массовое число (A) = число протонов (p) + число нейтронов (n)

A= p+ n

Следовательно, n= A-p = 14-7 = 7.

Решение с использованием журнала Table-

N = A-P

Применение log ₁₀ с обеих сторон

Log ₁₀ n = log 9014 (140009

₁₀ n = log 9014 4

. -7) = log ₁₀ 7 =0,8451

Применение антилогарифмического,

n = антилогарифмическое (0,8451) = 7

Количество нейтронов в ¹⁴ N изотоп составляет 7, а количество протонов составляет 7.

¹⁵

N Изотоп

MASS Number = 15 (данный)

9 массовое число (A) = количество протонов (p) + количество нейтронов (n)

A= p+ n

Следовательно, n= A-p = 15 — 7 = 8.

Решение с использованием логарифмической таблицы- n= A-p

Бревно для нанесения ₁₀ с обеих сторон

log ₁₀ n = log (a-z)

log ₁₀ n = log ₁₀ (14-7) = log ₁₀ 8 = 0,9031

. = 8

Количество нейтронов в ¹⁵ N Изотоп составляет 8, а количество протонов составляет 7.

¹⁶ N Изотоп

Масса

массовое число (A) = количество протонов (p) + количество нейтронов (n)

A = P+ N

Следовательно, n = A-P = 16- 7 = 9.