Физики из России узнали, как часто нейтроны «сбегают» из атомов
https://ria.ru/20170817/1500530516.html
Физики из России узнали, как часто нейтроны «сбегают» из атомов
Физики из России узнали, как часто нейтроны «сбегают» из атомов — РИА Новости, 17.08.2017
Физики из России узнали, как часто нейтроны «сбегают» из атомов
. Физики из России и Франции выяснили, как часто происходят распады ядер легких элементов, при которых один из их нейтронов совершает «побег», сведения о чем… РИА Новости, 17.08.2017
2017-08-17T13:52
2017-08-17T13:52
2017-08-17T13:52
/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content
/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content
https://cdnn21.img.ria.ru/images/104357/12/1043571294_228:0:2000:997_1920x0_80_0_0_9a060f72f5d4c010c0b22610dc71c749.jpg
дубна
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.
xn--p1ai/awards/
2017
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
Новости
ru-RU
https://ria.ru/docs/about/copyright.html
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
1920
1080
true
1920
1440
true
https://cdnn21.img.ria.ru/images/104357/12/1043571294_671:0:2000:997_1920x0_80_0_0_f616cf593413bf29c5bf10f2ac45ea85.jpg
1920
1920
true
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
РИА Новости
1
5
4.
7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
открытия — риа наука, дубна, объединенный институт ядерных исследований, российский научный фонд
Открытия — РИА Наука, Наука, Дубна, Объединенный институт ядерных исследований, Российский научный фонд
МОСКВА, 17 авг – РИА Новости. Физики из России и Франции выяснили, как часто происходят распады ядер легких элементов, при которых один из их нейтронов совершает «побег», сведения о чем помогут космологам раскрыть тайны химической эволюции Вселенной, говорится в статье, опубликованной в журнале Physical Review C.
«Эти данные позволяют определить вероятность образования легких элементов, количество протонов в атомных ядрах которых варьируется от 10 до 70. Эта характеристика распада имеет большое значение при изучении процесса синтеза тяжелых элементов в недрах звезд в астрофизике», — рассказал Юрий Пенионжкевич из Объединенного института ядерных исследований РАН в Дубне, чьи слова приводит пресс-служба Российского научного фонда.
15 июня 2016, 17:00
Ученые пока не нашли следов «новой физики» в распаде нейтроновФизики из США впервые измерили спектр фотонов, возникающих при распаде нейтронов, и не нашли расхождений со Стандартной моделью устройства микромира, что сужает поле поисков «новой физики».
Все ядра элементов тяжелее водорода состоят из двух типов элементарных частиц – протонов, заряженных положительно, и нейтронов, не имеющих заряда. То, как много протонов и нейтронов содержит атом, определяет то, насколько стабильным он является. При избытке и того, и другого типа частиц ядро старается избавиться от «лишних» протонов или нейтронов, превращая один из нейтронов в протон или наоборот, трансмутируя протон в нейтрон.
В некоторых редких случаях, когда в атоме содержится гораздо больше нейтронов, чем протонов, подобные распады приводят к выделению свободных нейтронов или пар нейтронов и электронов. Пока ученые не знают, как часто происходят подобные события и не знают, какие именно процессы заставляют нестабильное ядро вести себя таким образом, что мешает точному определению того, какие элементы формируются в звездах и как подобные нейтроны влияют на поведение топлива в ядерных реакторах.
Ситуация осложняется тем, что существует целый набор элементов с определенным количеством протонов и нейтронов, так называемым «магическим числом», которые обладают заметно более высокой стабильностью, чем предсказывает теория, и не распадаются подобным образом. Как полагают сегодня ученые, понимание принципов нейтронного распада ядер позволит нам вычислять подобные «магические числа» теоретически, а не искать их вслепую.
20 июня 2013, 13:09
Физики ЦЕРНа нашли новое «магическое число» для сверхтяжелых элементовУченые доказали, что существует новое магическое число — 32. Такое число нейтронов содержится в ядре кальция-52, масса которого была измерена в прежних экспериментах.
Как отмечает Пенионжкевич, ответ на этот вопрос найти крайне сложно, так как нейтроны, в отличие от других продуктов распада нестабильных элементов, гораздо сложнее увидеть и «поймать» из-за отсутствия у них положительного или отрицательного заряда.
Российские ученые решили эту проблему, создав детектор TETRA, способный «видеть» подобные нейтроны, замедляя их и заставляя их взаимодействовать с атомами гелия-3.
Эти взаимодействия порождают потоки заряженных частиц, обладающих уникальными чертами, благодаря которым физики могут отличать следы «сбежавших» нейтронов от частиц, попавших в детектор случайно.
© Фото : ОИЯИ, пресс-служба РНФДетектор TETRA, созданный физиками из ОИЯИ РАН в Дубне
© Фото : ОИЯИ, пресс-служба РНФ
Этот детектор Пенионжкевич и его коллеги подключили к ускорительной установке ALTO в городе Орсэ во Франции, способной вырабатывать пучки ионов трех изотопов галлия – галлия-82, галлия-83 и галлия-84. Все эти три версии этого металла могут распадаться по двум сценариям – путем «обычного» бета-распада, в ходе которого нейтрон превращается в протон и остается внутри атома, и путем нейтронного распада, когда еще один нейтрон покидает ядро вместе с электроном, возникшим в ходе подобного превращения.
Ученых интересовало то, как часто происходят распады по этим двум сценариям, и то, как соотношение числа нейтронов и протонов, а также расстояние до «магического числа», влияют на вероятность «побега» нейтрона из атома галлия при его превращении в германий.
9 октября 2013, 21:12
Один из изотопов кальция помог физикам найти новое «магическое число»Считается, что устойчивость ядра атома зависит от того, как заполнены оболочки из нейтронов и протонов внутри него. Поэтому даже нестабильные изотопы могут существовать аномально долго, если их ядра содержат определенное количество нейтронов и протонов, так называемое «магическое число».
Как показали эти наблюдения, вероятность подобного распада зависит от особых коллективных колебаний нейтронов и протонов в ядре атома, так называемого малого резонанса Гамова-Теллера, в существовании которого многие ученые сомневались. К примеру, в пользу этого говорит то, что вероятность нейтронного распада более тяжелого галлия-84 была меньше, а не выше, чем у галлия-83, что нельзя объяснить иным путем.
Открытие его следов, как считает Пенионжкевич, поможет ученым не только понять, как возникла Земля и другие планеты и звезды Вселенной, но и поможет открыть новые «магические числа», в том числе характерные для сверхтяжелых элементов в пока не открытом «острове стабильности».
в самом сердце материи / Хабр
Рис. 1
Ядро атома получается крохотным, его радиус в 10 000–100 000 раз меньше всего атома. Каждое ядро содержит определённое количество протонов (обозначим его Z) и определённое количество нейтронов (обозначим его N), скреплённых вместе в виде шарика, по размеру не сильно превышающего сумму их размеров. Отметим, что протоны и нейтроны вместе часто называют «нуклонами», а Z+N часто называют A – общее количество нуклонов в ядре. Также Z, «атомное число» – количество электронов в атоме.
Типичное мультяшное изображение атома (рис. 1) чрезвычайно преувеличивает размер ядра, но более-менее правильно представляет ядро как небрежно соединённое скопление протонов и нейтронов.
Содержимое ядра
Откуда нам известно, что находится в ядре? Эти крохотные объекты просто охарактеризовать (и это было просто исторически) благодаря трём фактам природы.
1.
Протон и нейтрон отличаются по массе всего лишь на тысячную часть, так что если нам не нужна чрезвычайная точность, можно сказать, что у всех нуклонов масса одинакова, и назвать её массой нуклона, mнуклон:
mпротон ≈ mнейтрон ≈ mнуклон
(≈ означает «примерно равно»)
2. Количество энергии, необходимой для удержания вместе протонов и нейтронов в ядре, относительно мало – порядка тысячной доли части энергии массы (E = mc2) протонов и нейтронов, так что масса ядра почти равна сумме масс его нуклонов:
Mядро ≈ (Z+N) × mнуклон
3. Масса электрона равняется 1/1835 массы протона – так что почти вся масса атома содержится в его ядре:
Mатом ≈ Mядро
Тут подразумевается наличие четвёртого важного факта: все атомы определённого изотопа определённого элемента одинаковы, как и все их электроны, протоны и нейтроны.
Поскольку в самом распространённом изотопе водорода содержится один электрон и один протон:
Mводород ≈ mпротон ≈ mнуклон
масса атома Mатом определённого изотопа просто равна Z+N, помноженному на массу атома водорода
Mатом ≈ Mядро ≈ (Z+N) × mнуклон ≈ (Z+N) × Mводород
и погрешность этих уравнений примерно равна 0,1%.
Поскольку нейтроны электрически нейтральны, электрический заряд Qядро ядра просто равен количеству протонов, помноженному на электрический заряд протона («e»):
Qядро = Z × Qпротон = Z × e
В отличие от предыдущих уравнений, это уравнение выполняется точно.
Подытожим:
Z = Qядро / e
A = Z + N ≈ Mатом / Mводород
Эти уравнения проиллюстрированы на рис. 2
Рис. 2
Используя открытия последних десятилетий XIX века и первых десятилетий XX, физики знали, как измерить в эксперименте оба обозначенных красным значения: заряд ядра в e, и массу любого атома в атомах водорода. Так что эти значения были известны уже в 1910-х. Однако правильно интерпретировать их смогли только в 1932 году, когда Джеймс Чедвик определил, что нейтрон (идею которого предложил Эрнест Резерфорд в 1920-м) является отдельной частицей. Но как только стало понятно, что нейтроны существуют, и что их масса практически равна массе протона, сразу же стало ясно, как интерпретировать числа Z и N — количество протонов и нейтронов.
Честно говоря, физикам того времени с научной точки зрения страшно повезло, что всё это было так легко установить. Закономерности масс и зарядов настолько просты, что даже самые долгие загадки были раскрыты сразу после открытия нейтрона. Если бы хотя бы один из перечисленных мною фактов природы оказался неверным, тогда на то, чтобы понять, что происходит внутри атомов и их ядер, ушло бы гораздо больше времени.
Рис. 3
К сожалению, с других точек зрения было бы гораздо лучше, если бы всё оказалось сложнее. Вряд ли можно было подобрать худший момент для этого научного прорыва. Открытие нейтрона и понимание структуры атома совпало с мировым экономическим кризисом, известным, как Великая Депрессия, и с появлением нескольких авторитарных и экспансионистских правительств в Европе и Азии. Быстро началась гонка ведущих научных держав в области понимания и получения энергии и оружия из ядра атома.
Откуда нам известно, что ядро атома маленькое?
Одно дело – убедить себя, что определённое ядро определённого изотопа содержит Z протонов и N нейтронов; другое – убедить себя, что ядра атомов крохотные, и что протоны с нейтронами, будучи сжатыми вместе, не размазываются в кашу и не разбалтываются в месиво, а сохраняют свою структуру, как подсказывает нам мультяшное изображение. Как это можно подтвердить?
Я уже упоминал, что атомы практически пусты. Это легко проверить. Представьте себе алюминиевую фольгу; сквозь неё ничего не видно. Поскольку она непрозрачная, вы можете решить, что атомы алюминия:
2. Настолько плотные и твёрдые, что свет сквозь них не проходит.
Насчёт первого пункта вы будете правы; в твёрдом веществе между двумя атомами почти нет свободного пространства. Это можно наблюдать на изображениях атомов, полученных при помощи особых микроскопов; атомы похожи на маленькие сферы (краями которых служат края электронных облаков), и они довольно плотно упакованы. Но со вторым пунктом вы ошибётесь.
Рис. 4
Если бы атомы были непроницаемыми, тогда сквозь алюминиевую фольгу ничто не смогло бы пройти – ни фотоны видимого света, ни рентгеновские фотоны, ни электроны, ни протоны, ни атомные ядра. Всё, что вы направили бы в сторону фольги, либо застревало бы в ней, либо отскакивало бы – точно так же, как любой кинутый объект должен отскочить или застрять в гипсокартонной стенке (рис. 3). Но на самом деле электроны высокой энергии легко могут пройти через кусочек алюминиевой фольги, как и рентгеновские фотоны, высокоэнергетические протоны, высокоэнергетические нейтроны, высокоэнергетические ядра, и так далее. Электроны и другие частицы – почти все, если точнее – могут пройти через материал, не потеряв ни энергии, ни импульса в столкновениях с чем-либо, содержащимся внутри атомов.
Рис. 5
Чем толще фольга – к примеру, если складывать всё больше и больше листов фольги вместе – тем вероятнее частицы, запущенные в неё, столкнуться с чем-либо, потеряют энергию, отскочат, изменят направление движения или даже остановятся. То же было бы верно, если бы вы наслаивали одну за другой проволочные сетки (рис. 6). И, как вы понимаете, из того, насколько далеко средняя галька может проникнуть сквозь слои сетки и насколько велики разрывы в сетке, учёные могут подсчитать на основании пройденной электронами или атомными ядрами дистанции, насколько атом пустой.
Рис. 6
Посредством таких экспериментов физики начала XX века установили, что внутри атома ничто – ни атомное ядро, ни электроны – не может быть большим, чем одна тысячная миллионных миллионных долей метра, то есть в 100 000 раз меньше самого атома. То, что такого размера достигает ядро, а электроны по меньшей мере в 1000 раз меньше, мы устанавливаем в других экспериментах – например, в рассеянии высокоэнергетических электронов друг с друга, или с позитронов.
Чтобы быть ещё более точным, следует упомянуть, что некоторые частицы потеряют часть энергии в процессе ионизации, в котором электрические силы, действующие между летящей частицей и электроном, могут вырвать электрон из атома. Это дальнодействующий эффект, и столкновением на самом деле не является. Итоговая потеря энергии значительна для летящих электронов, но не для летящего ядра.
Вы можете задуматься над тем, похоже ли то, как частицы проходят сквозь фольгу, на то, как пуля проходить сквозь бумагу – расталкивая части бумаги в стороны. Возможно, первые несколько частиц просто расталкивают атомы в стороны, оставляя большие отверстия, через которые проходят последующие? Мы знаем, что это не так, поскольку мы можем провести эксперимент, в котором частицы проходят внутрь и наружу контейнера, сделанного из металла или стекла, внутри которого вакуум. Если бы частица, проходя через стенки контейнера, создавала отверстия по размеру превышающие атомы, тогда внутрь устремились бы молекулы воздуха, и вакуум бы исчез. Но в таких экспериментах вакуум остаётся!
Также довольно легко определить, что ядро – это не особенно структурированная кучка, внутри которой нуклоны сохраняют свою структуру. Об этом уже можно догадаться по тому факту, что масса ядра очень близка к сумме масс содержащихся в нём протонов и нейтронов. Это выполняется и для атомов, и для молекул – их массы почти равны сумме масс их содержимого, кроме небольшой коррекции на связывающую энергию – и это отражено в том факте, что молекулы довольно легко разбить на атомы (к примеру, нагрев их так, чтобы они сильнее сталкивались друг с другом), и выбить электроны из атомов (опять-таки, при помощи нагрева). Сходным образом относительно легко разбить ядра на части, и этот процесс будет называться расщеплением, или собрать ядро из более мелких ядер и нуклонов, и этот процесс будет называться синтезом.
Рис. 7
Но чтобы понять, что это не является неизбежным, упомяну, что этими свойствами не обладают сами протоны и нейтроны. Масса протона не равняется примерной сумме масс содержащихся в нём объектов; протон нельзя разбить на части; а для того, чтобы протон продемонстрировал что-нибудь интересное, необходимы энергии, сравнимые с энергией массы самого протона. Молекулы, атомы и ядра относительно просты; протоны и нейтроны чрезвычайно сложны.
2.4: Ядра атомов — Химия LibreTexts
- Последнее обновление
- Сохранить как PDF
- Идентификатор страницы
- 16145
- Анонимный
- LibreTexts
Цели обучения
- Определение и различие между атомным номером и массовым числом элемента.
- Объясните, чем изотопы отличаются друг от друга.
Теперь, когда мы знаем, как вообще устроены атомы, как выглядят атомы любого конкретного элемента? Сколько протонов, нейтронов и электронов содержится в атоме определенного типа? Во-первых, если атом в целом электрически нейтрален, то количество протонов равно количеству электронов. Поскольку эти частицы имеют одинаковые, но противоположные заряды, равные числа компенсируются, образуя нейтральный атом.
Атомный номер
В 1910-х годах эксперименты с рентгеновскими лучами привели к следующему полезному выводу: величина положительного заряда в ядре каждого атома определенного элемента одинакова. Другими словами, все атомы одного и того же элемента имеют одинаковое количество протонов. Кроме того, разные элементы имеют разное количество протонов в ядрах, поэтому количество протонов в ядре атома характерно для конкретного элемента. Это открытие было настолько важно для нашего понимания атомов, что количество протонов в ядре атома называется атомным номером (Z).
Например, водород имеет атомный номер 1; все атомы водорода имеют в ядре 1 протон. Гелий имеет атомный номер 2; все атомы гелия имеют 2 протона в своих ядрах. Не бывает атома водорода с двумя протонами в ядре; ядро с 2 протонами было бы атомом гелия. Атомный номер определяет элемент. В таблице \(\PageIndex{1}\) перечислены некоторые общие элементы и их атомные номера. По его атомному номеру можно определить число протонов в ядре атома. Самые большие атомы имеют более 100 протонов в своих ядрах.
| Элемент | Атомный номер | Элемент | Атомные номера |
|---|---|---|---|
| алюминий (Al) | 13 | магний (мг) | 12 |
| америций (Am) | 95 | марганец (Mn) | 25 |
| аргон (Ar) | 18 | ртуть (Hg) | 80 |
| барий (Ba) | 56 | неон (Ne) | 10 |
| бериллий (Be) | 4 | никель (Ni) | 28 |
| бром (Br) | 35 | азот (N) | 7 |
| кальций (Ca) | 20 | кислород (О) | 8 |
| углерод (С) | 6 | фосфор (P) | 15 |
| хлор (Cl) | 17 | платина (Pt) | 78 |
| хром (Cr) | 24 | калий (К) | 19 |
| цезий (Cs) | 55 | радон (Рн) | 86 |
| фтор (F) | 9 | серебро (Ag) | 47 |
| галлий (Ga) | 31 | натрий (Na) | 11 |
| золото (золото) | 79 | стронций (Sr) | 38 |
| гелий (Не) | 2 | сера (S) | 16 |
| водород (Н) | 1 | титан (Ti) | 22 |
| железо (Fe) | 26 | вольфрам (Вт) | 74 |
| йод (I) | 53 | уран (U) | 92 |
| свинец (Pb) | 82 | цинк (Zn) | 30 |
| литий (Li) | 3 | цирконий (Zr) | 40 |
Пример \(\PageIndex{1}\)
Каково число протонов в ядре каждого элемента?
- алюминий
- железо
- углерод
- Ответить на
Согласно таблице 2.
4.1, алюминий имеет атомный номер 13. Следовательно, каждый атом алюминия имеет в ядре 13 протонов.- Ответ б
Железо имеет атомный номер 26. Следовательно, каждый атом железа имеет 26 протонов в ядре.
- Ответ c
Углерод имеет атомный номер 6. Следовательно, каждый атом углерода имеет 6 протонов в своем ядре.
Упражнение \(\PageIndex{1}\)
Каково число протонов в ядре каждого элемента? Используйте Таблицу 2.4.1.
- натрий
- кислород
- хлор
- Ответить на
В ядре натрия 11 протонов.
- Ответ б
В ядре кислорода 8 протонов.
- Ответ c
В ядре хлора 17 протонов
Сколько электронов в атоме? Ранее мы говорили, что для электрически нейтрального атома электронов равно протонов, поэтому сумма противоположных зарядов компенсируется. Таким образом, атомный номер элемента также дает число электронов в атоме этого элемента. (Позже мы обнаружим, что некоторые элементы могут приобретать или терять электроны от своих атомов, так что эти атомы больше не будут электрически нейтральными. Таким образом, нам понадобится способ дифференцировать количество электронов для этих элементов.)
Пример \(\PageIndex{2}\)
Сколько электронов присутствует в атомах каждого элемента?
- сера
- вольфрам
- аргон
- Ответить на
Атомный номер серы равен 16. Следовательно, в нейтральном атоме серы 16 электронов.
- Ответ б
Атомный номер вольфрама 74. Следовательно, в нейтральном атоме вольфрама 74 электрона.
- Ответ c
Атомный номер аргона 18. Следовательно, в нейтральном атоме аргона 18 электронов.
Упражнение \(\PageIndex{2}\)
Сколько электронов присутствует в атомах каждого элемента?
- магний
- калий
- йод
- Ответить на
Mg имеет 12 электронов.
- Ответ б
К имеет 19 электронов.
- Ответ c
I имеет 53 электрона.
Изотопы
Сколько нейтронов содержится в атомах определенного элемента? Сначала считалось, что число нейтронов в ядре также является характеристикой элемента. Однако было обнаружено, что атомы одного и того же элемента могут иметь различных нейтронов. Атомы одного и того же элемента (то есть с одинаковым атомным номером Z), имеющие разное количество нейтронов, называются изотопами. Например, 99% атомов углерода на Земле имеют в своих ядрах 6 нейтронов и 6 протонов; около 1% атомов углерода имеют в своем ядре 7 нейтронов. Таким образом, встречающийся в природе углерод на Земле на самом деле представляет собой смесь изотопов, хотя смесь на 99% состоит из углерода с 6 нейтронами в каждом ядре.
Важный ряд изотопов обнаружен с атомами водорода. Большинство атомов водорода имеют ядро только с одним протоном. Однако примерно 1 из 10 000 ядер водорода также имеет нейтрон; этот конкретный изотоп называется дейтерий . Чрезвычайно редкий изотоп водорода, тритий , имеет в ядре 1 протон и 2 нейтрона. На рисунке \(\PageIndex{1}\) сравниваются три изотопа водорода.
Рисунок \(\PageIndex{1}\): Изотопы водорода. Большинство атомов водорода имеют в ядре только протон (а). Небольшое количество водорода существует в виде изотопа дейтерия, в ядре которого есть один протон и один нейтрон (б). Небольшое количество изотопа водорода трития с одним протоном и двумя нейтронами в ядре также существует на Земле (с). Ядра и электроны пропорционально намного меньше, чем изображено здесь. Открытие изотопов потребовало незначительных изменений в атомной теории Дальтона. Дальтон считал, что все атомы одного и того же элемента абсолютно одинаковы.
Большинство элементов существуют в виде смесей изотопов. Фактически, в настоящее время известно более 3500 изотопов всех элементов. Когда ученые обсуждают отдельные изотопы, им нужен эффективный способ указать количество нейтронов в любом конкретном ядре. Массовое число (А) атома представляет собой сумму числа протонов и нейтронов в ядре. Зная массовое число ядра (и зная атомный номер этого конкретного атома), вы можете определить количество нейтронов, вычитая атомный номер из массового числа. 9{масса\: число\xrightarrow{\hspace{45px}} 56}_{атомный\: число \xrightarrow{\hspace{35px}} 26}Fe} \label{Eq1} \]
, что указывает на конкретный изотоп утюг. 26 — это атомный номер (одинаковый для всех атомов железа), а 56 — это массовое число изотопа. Чтобы определить количество нейтронов в этом изотопе, вычтем из 56 26: 56 − 26 = 30, значит, в этом атоме 30 нейтронов.
Пример \(\PageIndex{3}\)
Сколько протонов и нейтронов содержится в каждом атоме? 9{23}_{11}Na}\) в каждом ядре 11 протонов и 23 − 11 = 12 нейтронов.
Нет необходимости указывать атомный номер в качестве нижнего индекса, потому что каждый элемент имеет свой уникальный атомный номер. Многие изотопы обозначаются только верхним индексом, например 13 C или 235 U. Вы также можете увидеть изотопы, представленные в печати, например, как углерод-13 или уран-235.
Резюме
Атом состоит из дискретных частиц, которые определяют его химическое и физическое поведение. Каждый атом элемента содержит одинаковое количество протонов, то есть атомный номер (Z) . Нейтральные атомы имеют одинаковое количество электронов и протонов. Атомы элемента, содержащие разное количество нейтронов, называются изотопами . Каждый изотоп данного элемента имеет одинаковый атомный номер, но разное массовое число (A) , которое представляет собой сумму чисел протонов и нейтронов .
Почти вся масса атома приходится на общее количество протонов и нейтронов, содержащихся в крошечном (и, следовательно, очень плотном) ядре. Большую часть объема атома составляет окружающее пространство, в котором находятся электроны. Представление атома углерода-12 показано ниже на рисунке \(\PageIndex{2}\).
Упражнения по обзору концепции
- Почему атомный номер так важен для идентификации атома?
- Какая связь между числом протонов и числом электронов в атоме?
- Чем изотопы элемента отличаются друг от друга?
- Что такое массовое число элемента?
Ответы
- Атомный номер определяет идентичность элемента. Он описывает количество протонов в ядре.
- В электрически нейтральном атоме количество протонов равно количеству электронов.
- Изотопы элемента имеют одинаковое количество протонов, но разное количество нейтронов в ядрах.
- Массовое число – это сумма количества протонов и нейтронов в ядре атома.
Ключевые выводы
- Каждый элемент идентифицируется своим атомным номером. Атомный номер указывает положение элемента в периодической таблице .
- Изотопы элемента имеют разные массы и идентифицируются по их массовым числам.
Эта страница под названием 2.4: Nuclei of Atoms распространяется под лицензией CC BY-NC-SA 3.0 и была создана, изменена и/или курирована Anonymous с помощью исходного контента, который был отредактирован в соответствии со стилем и стандартами платформы LibreTexts; подробная история редактирования доступна по запросу.
- Наверх
- Была ли эта статья полезной?
- Тип изделия
- Раздел или Страница
- Автор
- Аноним
- Лицензия
- CC BY-NC-SA
- Версия лицензии
- 3,0
- Программа OER или Publisher
- Издатель, имя которого нельзя называть
- Показать страницу TOC
- № на стр.
- Теги
- атомная масса
- изотопов
- источник@https://2012books.lardbucket.org/books/introduction-to-chemistry-general-organic-and-biological
Видео с вопросами: Чтение количества электронов, протонов и нейтронов по атомному номеру и массовому числу
Атом алюминия имеет атомный номер 13 и массовое число 27. а) Сколько протонов содержится в атоме алюминия? б) Сколько нейтронов содержится в атоме алюминия? в) Сколько электронов в атоме алюминия?
Стенограмма видео
Атом алюминия имеет атомный номер 13 и массовое число 27. Сколько протонов в атоме алюминия?
Алюминий является элементом. Атом алюминия состоит из положительно заряженного ядра, окруженного отрицательно заряженным электронным облаком. Внутри ядра находятся положительно заряженные протоны и нейтральные нейтроны. Наш первый вопрос: сколько протонов в атоме алюминия? Как я только что сказал, эти протоны находятся в ядре. Этот вопрос дал нам два свойства атома алюминия, которые могут помочь: атомный номер и массовое число.
Атомный номер атома — это число протонов в ядре этого атома. Для этого атома алюминия и вообще для всех атомов алюминия атомный номер равен 13. Следовательно, количество протонов в атоме алюминия равно 13. Я просто сохраню это значение, потому что оно пригодится позже.
Сколько нейтронов в атоме алюминия?
Как и протоны, нейтроны можно найти в ядре атома алюминия. Чтобы ответить на эту часть вопроса, нам понадобится массовое число. Массовое число – это количество протонов и нейтронов в ядре атома. Для этого конкретного атома алюминия массовое число равно 27. Следовательно, в этом конкретном атоме алюминия количество протонов и нейтронов равно 27. Таким образом, мы можем рассчитать количество нейтронов, отняв количество протонов от числа протоны и нейтроны. Следовательно, количество нейтронов равно 27 протонов и нейтронов минус 13 протонов, что мы можем упростить до 27 минус 13, что дает нам 14 нейтронов. Это то же самое число, которое мы получили бы, если бы убрали атомный номер из массового числа. Итак, этот конкретный атом алюминия имеет 14 нейтронов.
Теперь последняя часть этого вопроса.
Сколько электронов в атоме алюминия?
Электроны атома алюминия находятся в пространстве вокруг его ядра. Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужны три бита информации. Первая часть информации заключается в том, что атомы в этом контексте в целом нейтральны. Говорят, что отдельные протоны имеют положительный заряд, а электроны — отрицательный. Нейтроны вообще не имеют заряда. Поэтому нам не нужно включать их в эту часть вопроса. Общий заряд атома или иона всегда равен общему заряду протонов плюс общий заряд электронов.