Как найти протоны и нейтроны в ядре атома: Число нейтронов в атоме. Изотопы — урок. Химия, 8 класс.

Почему сильное взаимодействие не собирает все во Вселенной в единое ядро

содержание

Что такое сила ядра?

Это сила притяжения, которая существует только тогда, когда расстояние (d), разделяющее протоны, таково, что d ≤ 10^–15 м. Таким образом, можно сказать, что для расстояния d ≤ 10^–15 м, это более сильная сила, чем электрическая сила отталкивания. Сегодня мы знаем эту силу как ядерную силу.

Почему протоны в ядре не отталкиваются друг от друга?

На самом деле протоны электрически отталкивают друг друга, потому что они имеют положительный заряд. Но когда нуклоны (протоны и нейтроны) сближаются очень близко (когда расстояние между ними составляет около 10^–15м), другое взаимодействие — ядерное взаимодействие или остаточное сильное взаимодействие — которое является притягивающим, в конце концов преодолевает электрическое отталкивание.

Что удерживает протоны в ядре?

В ядерной физике ядерная сила — это сила, возникающая между нуклонами (протонами и нейтронами) атомного ядра. Это взаимодействие отвечает за сцепление между различными частицами, которые их составляют.

Каково значение сильного ядерного взаимодействия?

Сильная Сила действует только на Кварки и, следовательно, на образованные ими частицы, такие как Протоны и Нейтроны. Таким образом, эта сила отвечает за сцепление ядер атомов.

Что вращается вокруг ядра?

* Электросфера: это периферийная область вокруг ядра атома, где электроны вращаются вокруг этого ядра.

Что удерживает электроны вокруг ядра, так это магнитное притяжение, которое один оказывает на другой. Вспомнив немного о занятиях по электромагнетизму, в физике мы знаем, что электрическая сила между двумя телами прямо пропорциональна заряду и обратно пропорциональна квадрату расстояния.

Можно ли достаточно взвесить атомы?

Невозможно взвесить атом на весах и определить его массу, так как атомы настолько малы, что даже самые современные микроскопы их не видят. По этой причине ученые решили выбрать массу конкретного атома в качестве стандарта для измерения атомной массы.

Что такое кварк?

Протоны и нейтроны, находящиеся вместе в ядре атома, могут быть фрагментированы на еще более мелкие частицы. Эти частицы называются кварками. Насколько нам известно, существует по крайней мере шесть различных видов кварков, обнаруженных в ходе экспериментов, проведенных на больших ускорителях частиц.

Какая самая массивная частица?

Бозон Хиггса, несмотря на то, что он является фундаментальной частицей природы, имеет массу порядка 126 раз больше массы протона, поэтому он тяжелее большинства природных химических элементов.

Что удерживает кварки вместе?

Взаимодействие, ответственное за удержание кварков вместе в атомном ядре, является сильным взаимодействием, точно так же, как электромагнитное взаимодействие удерживает вместе протоны и электроны, образуя атомы. Обратите внимание, что в масштабе атомного ядра сильное взаимодействие сильнее, чем электромагнитное взаимодействие.

Какая самая сильная фундаментальная сила?

Сильное ядерное взаимодействие является самым сильным из четырех фундаментальных взаимодействий и имеет функцию удержания атомного ядра в связке, то есть это то, что предотвращает разделение атомного ядра из-за сильного отталкивания между протонами.

Как определяется сильное ядерное взаимодействие?

Ядерная стабильность связана с сильным взаимодействием. Это то, что удерживает ядро ​​вместе, не давая составляющим его протонам, потому что они имеют одинаковый электрический заряд, просто испытать сильное отталкивание и разрушить сам атом.

Что удерживает ядро ​​Земли?

Ядро Земли состоит в основном из железа и никеля. Эти материалы вместе с действием температуры и давления приобретают различные состояния, образуя внутреннее и внешнее ядра.

Что произойдет, если ядро ​​Земли остановится?

Возможные последствия: Когда ядро ​​Земли остынет, магнитное поле Земли, необходимое для жизни на поверхности, будет сильно ослаблено или исчезнет совсем. Солнечное излучение — поток заряженных частиц, испускаемых Солнцем, — будет попадать прямо на нас и разрушать нашу атмосферу.

Что будет после ядра Земли?

Химически Землю можно разделить на кору, верхнюю мантию, нижнюю мантию, внешнее ядро ​​и внутреннее ядро.

Почему электроны вращаются вокруг ядра?

Электроны имеют отрицательный электрический заряд и расположены в электросфере, области вокруг ядра атома. Электроны продолжают вращаться вокруг положительного ядра атома благодаря электростатической силе притяжения.

При каких условиях электрон остается на орбите вокруг ядра?

Согласно модели Бора, единственными возможными орбитами для электрона, вращающегося вокруг ядра, являются орбиты с радиусом, определяемым этим выражением.

Почему электроны и протоны не сталкиваются?

Протоны и электроны обладают свойством, называемым электрическим зарядом, который считается положительным для протонов и отрицательным для электронов. Благодаря этому электрическому заряду протоны отталкиваются друг от друга, электроны отталкиваются, а электроны и протоны притягиваются.

Какова масса человека?

Распределение и содержание химических элементов в организме человека у взрослого здорового человека массой около 70 кг.

Почему атомы не токанцы?

Ответ: Но на самом деле происходит так называемое электрическое отталкивание (явление разделения между двумя частицами, имеющими одинаковые электрические заряды или, вернее, один и тот же знак [положительный, положительный; или отрицательный, отрицательный]).

Почему массы притягиваются друг к другу?

Согласно Исааку Ньютону: «Два тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату разделяющего их расстояния».

Какая самая маленькая частица во Вселенной?

Среди частиц, имеющих некоторую массу, самой маленькой является нейтрино. «Это может быть 4 x 10–33 грамма», — говорит физик Клаудио Фурукава из USP. Это соответствует одной миллиардной триллионной триллионной части грамма и дает массу в 100 миллионов раз меньше массы протона, которая составляет 1,67 x 10-24 грамма.

Какая самая маленькая частица существует?

Это неделимая единица материи.

Атом – это частица, образованная материей, которая не может быть разделена. Этот компонент состоит из нейтронов, протонов и электронов и имеет в качестве своей основной характеристики при изучении химии, являясь самой маленькой видимой частицей, существующей в природе.

Какой самый тяжелый кварк?

Верхний — самый тяжелый из кварков, имеет массу, равную массе атома золота. В ускорителях он сохраняется всего 0,0000000000000000000001 секунды. Внизу – Он также слишком тяжел, чтобы существовать сегодня. На ускорителях он длится всего одну миллионную от миллионной доли секунды.

Почему есть масса?

Масса является фундаментальной физической величиной. Согласно ньютоновской механике, он измеряет инерцию или сопротивление тела ускорению его движения. Это также источник гравитационной силы, действующей на тела во Вселенной.

Что такое центр тяжести?

Центр тяжести тела — это точка, в которой мы можем предположить, что его вес приложен. Для некоторых однородных тел простой формы, таких как стержень, шар, цилиндр и т. д., центр тяжести находится легко. На рисунке сбоку показан центр тяжести некоторых из этих тел.

В чем разница между весом и массой?

Масса измеряет количество вещества в теле, а вес показывает отношение массы к локальному ускорению силы тяжести.

Что идет после кварков?

Кварки объединяются, образуя составные частицы, называемые адронами, наиболее стабильными из которых являются протоны и нейтроны, которые являются основными компонентами атомных ядер.

Можно ли расщепить кварк?

Однако, несмотря на все, что указывает на то, что основными строительными блоками материи являются «частицы», разделить кварки и электроны с помощью современных ускорителей частиц пока не удается.

Сколько стоит даун-кварк?

Одной из самых удивительных характеристик кварков является то, что они имеют дробный электрический заряд: нижний кварк, например, имеет отрицательный заряд, равный 1/3 заряда электрона, в то время как верхний кварк имеет положительный заряд, равный 2/3 заряда электрона. абсолютное значение в два раза больше (1/3), чем его «двоюродный брат» (XNUMX/XNUMX).

Сколько там сил?

Эта идея, одна из наиболее принятых сегодня научным сообществом, указывает на существование всего четырех «фундаментальных сил»: сильного взаимодействия, слабого взаимодействия, электромагнетизма и гравитации.

Почему у нас есть 4 фундаментальные силы?

Есть четыре фундаментальные силы природы, ответственные за все известные явления. Фундаментальные силы природы — это те силы, которые, по-видимому, не могут быть описаны в самых основных терминах и связаны с взаимодействиями, присутствующими во всей материи.

Почему гравитация самая слабая сила?

Почему мы говорим, что гравитация — самая слабая сила, если ее ничто не может преодолеть, в то время как другие силы можно преодолеть? На самом деле гравитация слаба именно потому, что ее легко преодолеть! Возьмите любой предмет в пределах досягаемости (чашку, ручку, мобильный телефон и т. д.) и встаньте.

Что такое две ядерные силы?

Это гравитационное, слабое ядерное, электромагнитное и сильное ядерное взаимодействие.

Как возникла ядерная сила?

Пионерские работы по сильным взаимодействиям были выполнены японским физиком Юкавой в 1935 г., но до середины 1970-х гг. не существовало теории, способной объяснить ядерные явления. Именно тогда появилась квантовая хромодинамика — теория, объясняющая явления, происходящие внутри атомного ядра.

Почему ядро, состоящее из частиц одного знака, нейтрально и слипается?

>> Этот союз обусловлен ядерной силой, одной из фундаментальных сил природы, и она отвечает за стабильность атомного ядра.

Почему центр Земли не охлаждается?

Планета содержит радиоактивные элементы, которые постоянно распадаются, то есть распадаются, теряя частицы, из-за чего выделяется тепло. «Это сохраняет ядро ​​​​теплым». Потребуются миллиарды лет, чтобы вся его радиоактивность рассеялась.

Почему невозможно совершить путешествие к центру Земли?

Если однажды кто-то действительно захочет добраться до центра Земли, ему придется пройти через несколько слоев, существующих на планете (каждый из них имеет различный химический состав). Учитывая плоскую точку на уровне моря, в первых 35 км находится земная кора, которая сложена твердым скальным материалом.

Почему центр Земли такой горячий?

Кроме того, ядро ​​Земли сохраняется теплым благодаря двум отдельным источникам «топлива». С одной стороны, энергия, оставшаяся от образования планеты. С другой стороны, ядерная энергия, существующая за счет естественного радиоактивного распада.

Как узнать загрузку ядра?

Как найти электрический заряд атома

Положительно заряженные атомы называются катионами, а атомы, которые приобретают электроны и становятся отрицательными, называются анионами. Мы можем определить электрический заряд атомного ядра или электросферы с помощью его атомного номера Z.

Как может быть ядерная сила?

Ядерное взаимодействие намного сильнее электрического. Как и в ядре атома, протоны разделены менее чем на 10^–15m, они сильно притягиваются друг к другу ядерной силой, удерживающей их вместе в ядре.

Каков заряд электрона?

Протон и электрон имеют одинаковый электрический заряд: значение 1,6 . 10-19-С называется элементарным зарядом «е».

Что такое две ядерные силы?

Это гравитационное, слабое ядерное, электромагнитное и сильное ядерное взаимодействие.

Ядерные реакции — что это, определение и ответ

Планетарная модель атома была разработана Резерфордом после проведения серии экспериментов. До Резерфорда считалось, что в атоме равномерно распределены “плюсы” и “минусы”, и атом представляет собой некий электронейтральный “пудинг”, состоящий из равномерно перемешенных положительных и отрицательных зарядов (модель атома Томпсона).

Постановка эксперимента

Резерфорд направлял сфокусированный пучок альфа-частиц (тяжелые положительно заряженные частицы) на тонкую пластинку фольги. В ходе опытов выяснилось, что большинство α-частиц проходят фольгу насквозь, немного отклоняясь, но некоторые рассеиваются с большим углом отклонения. {4}} = \frac{m_{0}}{16}\) (кг) и т. д.

Наиболее распространенные типы радиоактивного распада ― α-распад, электронный β-распад, электронный β

-захват и γ-распад. Эти распады происходят по следующим схемам:

α-распад:

\(\begin{matrix} A \\ Z \\ \end{matrix}X \rightarrow \begin{matrix} A — 4 \\ Z — 2 \\ \end{matrix}Y + \begin{matrix} 4 \\ 2 \\ \end{matrix}\text{He}\)

При α-распаде заряд ядра атома уменьшается на 2, а массовое число уменьшается на 4, и излучается α-частица ― ядро гелия.

β-распад:

\(\begin{matrix} A \\ Z \\ \end{matrix}X \rightarrow \begin{matrix} \text{\ \ \ \ \ \ \ }A \\ Z + 1 \\ \end{matrix}Y + \begin{matrix} \text{\ \ \ }0 \\ — 1 \\ \end{matrix}e\)

При электронном β-распаде один из нейтронов в ядре превращается в протон, ядро испускает один электрон: \(\begin{matrix} \text{\ \ \ }0 \\ — 1 \\ \end{matrix}e\).

Из-за превращения нейтрона в протон, зарядовое число увеличивается на 1, а масса не изменяется.

β-захват:

\(\begin{matrix} A \\ Z \\ \end{matrix}X\ + \begin{matrix} \text{\ \ \ }0 \\ — 1 \\ \end{matrix}e \rightarrow \begin{matrix} A \\ Z — 1 \\ \end{matrix}Y\)

При электронном β-захвате (еще можно встретить название: позитронный β-распад) один из электронов \(\begin{matrix} \text{\ \ \ }0 \\ — 1 \\ \end{matrix}e\) со внешних орбиталей захватывается протоном в ядре и превращается в нейтрон. Из-за превращения протона в нейтрон, зарядовое число уменьшается на 1, а масса не изменяется.

γ-распад ― это испускание ядром гамма-излучения (электромагнитной волны высокой частоты).

\(\begin{matrix} A \\ Z \\ \end{matrix}X \rightarrow \begin{matrix} A \\ Z \\ \end{matrix}Y + \gamma\)

При γ-распаде заряд и масса ядра не изменяются.

При протекании ядерной реакции сохраняется суммарное массовое число и суммарный заряд элементов:

\(\begin{matrix} A_{1} \\ Z_{1} \\ \end{matrix}X + \begin{matrix} A_{2} \\ Z_{2} \\ \end{matrix}Y = \begin{matrix} A_{3} \\ Z_{3} \\ \end{matrix}Z + \begin{matrix} A_{4} \\ Z_{4} \\ \end{matrix}\Omega\)

Сумма масс элементов слева, до ядерной реакции, равна сумме масс справа, после ядерной реакции: \(A_{1} + A_{2} = A_{3} + A_{4}\).

Сумма зарядов элементов слева, до ядерной реакции, равна сумме зарядов справа, после ядерной реакции: \(Z_{1} + Z_{2} = Z_{3} + Z_{4}\).

4.4: Свойства протонов, нейтронов и электронов

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Идентификатор страницы

47470

Цели обучения

• Описать расположение, заряды и массы трех основных субатомных частиц.
• Определить количество протонов и электронов в атоме.
• Определить единицу атомной массы (а.е.м.).

Атомная теория Дальтона многое объяснила о материи, химических веществах и химических реакциях. Тем не менее, это было не совсем точно, потому что, вопреки тому, во что верил Дальтон, атомы на самом деле могут быть разбиты на более мелкие субъединицы или субатомные частицы. Мы очень подробно говорили об электроне, но нас интересуют еще две частицы: протоны и нейтроны. Мы уже знаем, что Дж. Дж. Томсон открыл отрицательно заряженную частицу, названную электрон . Резерфорд предположил, что эти электроны вращаются вокруг положительного ядра. В последующих экспериментах он обнаружил, что в ядре есть меньшая положительно заряженная частица, названная

протоном . Существует также третья субатомная частица, известная как нейтрон.

Электроны

Электроны — один из трех основных типов частиц, из которых состоят атомы. В отличие от протонов и нейтронов, которые состоят из более мелких и простых частиц, электроны — это фундаментальные частицы, не состоящие из более мелких частиц. Они относятся к типу фундаментальных частиц, называемых лептонами. Все лептоны имеют электрический заряд \(-1\) или \(0\). Электроны чрезвычайно малы. Масса электрона составляет всего около 1/2000 массы протона или нейтрона, поэтому электроны практически ничего не дают в общей массе атома. Электроны имеют электрический заряд \(-1\), который равен, но противоположен заряду протона, который равен \(+1\). Все атомы имеют такое же количество электронов, как и протоны, поэтому положительные и отрицательные заряды «уравновешиваются», делая атомы электрически нейтральными.

В отличие от протонов и нейтронов, которые находятся внутри ядра в центре атома, электроны находятся вне ядра. Поскольку противоположные электрические заряды притягиваются друг к другу, отрицательные электроны притягиваются к положительному ядру. Эта сила притяжения заставляет электроны постоянно двигаться через пустое пространство вокруг ядра. {-27}\) килограммов. Вместе с нейтронами они составляют практически всю массу атома. 9{-15}\) метров.

Как вы могли уже догадаться из названия, нейтрон нейтрален. Другими словами, он не имеет никакого заряда и поэтому не притягивается и не отталкивается от других объектов. Нейтроны есть в каждом атоме (за одним исключением), и они связаны вместе с другими нейтронами и протонами в атомном ядре.

Прежде чем двигаться дальше, мы должны обсудить, как различные типы субатомных частиц взаимодействуют друг с другом. Когда дело доходит до нейтронов, ответ очевиден. Поскольку нейтроны не притягиваются и не отталкиваются от объектов, они на самом деле не взаимодействуют с протонами или электронами (кроме того, что связываются с протонами в ядре).

Несмотря на то, что электроны, протоны и нейтроны являются субатомными частицами всех типов, они не все имеют одинаковый размер. Когда вы сравниваете массы электронов, протонов и нейтронов, вы обнаружите, что электроны имеют чрезвычайно малую массу по сравнению с протонами или нейтронами. С другой стороны, массы протонов и нейтронов довольно схожи, хотя технически масса нейтрона немного больше массы протона. Поскольку протоны и нейтроны намного массивнее электронов, почти вся масса любого атома приходится на ядро, которое содержит все нейтроны и протоны.

Таблица \(\PageIndex{1}\): свойства субатомных частиц

Частица	Символ	Масса (а.е.м.)	Относительная масса (протон = 1)	Относительный заряд	Местоположение
протон	р +	1	1	+1	внутри ядра
электрон	е −	5,45 × 10 −4	0,00055	−1	вне ядра
нейтрон	п 0	1	1	0	внутри ядра

В таблице \(\PageIndex{1}\) приведены свойства и расположение электронов, протонов и нейтронов.

В третьем столбце показаны массы трех субатомных частиц в «атомных единицах массы». Атомная единица массы (\(\text{аму}\)) определяется как одна двенадцатая часть массы атома углерода-12. Единицы атомной массы (\(\text{аму}\)) полезны, потому что, как вы можете видеть, масса протона и масса нейтрона почти точно равны \(1\) в этой системе единиц.

Отрицательные и положительные заряды равной величины компенсируют друг друга. Это означает, что отрицательный заряд электрона идеально уравновешивает положительный заряд протона. Другими словами, нейтральный атом должен иметь ровно один электрон на каждый протон. Если нейтральный атом имеет 1 протон, он должен иметь 1 электрон. Если нейтральный атом имеет 2 протона, он должен иметь 2 электрона. Если нейтральный атом имеет 10 протонов, он должен иметь 10 электронов. Вы поняли идею. Чтобы быть нейтральным, атом должен иметь одинаковое количество электронов и протонов.

Резюме

• Электроны — это тип субатомных частиц с отрицательным зарядом.
• Протоны — это тип субатомных частиц с положительным зарядом. Протоны связаны вместе в ядре атома в результате сильного ядерного взаимодействия.
• Нейтроны — это тип субатомных частиц без заряда (они нейтральны). Как и протоны, нейтроны связаны с ядром атома в результате сильного ядерного взаимодействия.
• Протоны и нейтроны имеют примерно одинаковую массу, но они оба намного массивнее электрона (примерно в 2000 раз массивнее электрона).
• Положительный заряд протона равен по величине отрицательному заряду электрона. В результате нейтральный атом должен иметь равное количество протонов и электронов.
• Атомная единица массы (а.е.м.) – это единица массы, равная одной двенадцатой массы атома углерода-12

---

ЛИЦЕНЗИЯ ПОД

1. Наверх

• Была ли эта статья полезной?

1. Тип изделия

   Раздел или Страница

   Лицензия

   СК-12

   Показать страницу TOC

   № на стр.

2. Теги

   1. атомная единица массы
   2. автор@Генри Агнью
   3. автор@Мариса Альвиар-Агнью
   4. электрон
   5. нейтрон
   6. протон
   7. источник@https://www.ck12.org/c/chemistry/

Атомная структура

Атомная структура

Атомная структура

Вся материя состоит из основных строительных блоков, называемых атомами . Атомы состоят из еще более мелких частиц, называемых протонами , электронов и нейтронов . Протоны и нейтроны живут в ядре атома и почти одинаковы по массе. Однако, протоны имеют положительный заряд, тогда как нейтроны не имеют заряда. Электроны имеют отрицательный заряд и вращаются вокруг ядра в оболочках или электронов орбитали и намного менее массивны, чем другие частицы. С Электроны в 1836 раз менее массивны, чем протоны или нейтроны. масса атома находится в ядре, которое составляет всего 1/100 000 размера ядра весь атом(!).

Организация атома водорода показана ниже:

Атом водорода

Красная точка — это протон в ядре. Он имеет положительный заряд +1 ед. Синяя точка — это электрон. Он имеет отрицательный заряд -1 ед. Для любого нормального атома число электронов и протоны равны, что означает, что электрический заряд уравновешен. Там только одна орбиталь для водорода. Давайте посмотрим на более крупный атом, углерод.

Атом углерода

Теперь в ядре есть новая частица, нейтрон (обозначены белыми точками). В ядре также 6 протонов, всего 12 частиц. Кроме того, теперь есть 6 электронов вращается вокруг ядра по двум орбиталям. Причина, по которой атом углерода нуждается в вторые орбитали сложны и выходят за рамки этого геологического класса. Но правила, управляющие атомами, гласят, что первая орбиталь может иметь только два электронов, на второй орбитали разрешено восемь электронов, на третьей орбитали только восемь электронов и т. д. (см. стр. 27 вашего текста к номерам электронов на каждой орбитали для первых 20 элементов.)

В природе встречается 91 элемент. Атомы — это мельчайшие частицы элементов, и на самом деле слово «атом» происходит от греческого слова «томос», что означает «не разрезая» — то есть вы не можете разрезать его меньше, чем это. Мы обычно представляют элементы их атомным символом. Водород представлен буквой «Н»; углерод буквой «С».

Для атомов изменение количества протонов меняет вид элемент . Итак, если бы я бросил дополнительный протон в ядра атома углерода, показанного выше, у меня больше не было бы углерода — я будет азот. Точно так же, если я уберу протон из углерода атом, у меня был бы другой элемент, бор. Количество протонов в ядро атома такое же, как атомный номер этого атом. Если сложить количество протонов и нейтронов, получится атомных числа. массовое число этого конкретного атома.

Быстрый тест : Какой атомный номер изображенного атома водорода выше? Какова его атомная масса? Что такое атомный номер и атомное массовое число атома углерода, показанного выше?

Ответы : Атомный номер водорода 1 (сосчитайте протоны). Атомное массовое число водорода также равно 9.0232 один (есть нейтронов нет!). Для углерода атомный номер 6 , а атомный массовое число 12 (6 протонов плюс 6 нейтронов).

Посмотрите еще раз на рисунок атома углерода. Что, если мы добавим нейтрон вместо протона? Будет ли у нас один и тот же элемент? Да. Но атом был бы другим. А нумерация или вычитание нейтронов из ядра атома создает изотопы этого атома . Например, давайте добавим два нейтрона к атому углерода, обозначенному зеленым цветом. точки ниже:

Изотоп углерода

Добавление двух нейтронов меняет наш атом. Однако, поскольку количество протонов то же, это все еще углерод, но теперь это изотоп углерода. Мы представляем изотопы, используя химический символ («C» для углерода) и число. Первый атом углерода всего с 6 нейтроны будут называться ¹² C или Углерод-12. Новый с 8 нейтроны будут ¹⁴ C или углерод-14. Обратите внимание, что число «14» также является атомным массовым числом этого изотопа.

Химики работали над организацией элементов особым образом, называемым Периодическая таблица. Он упорядочен таким образом, что элементы в каждом столбце имеют некоторые общие химические и физические свойства. Ниже приведено изображение Периодическая таблица:

*Изображение с http://www.chemtutor.com/perich.