Атом – сложная частица

Оглавление 2

Атом – сложная частица 2

КАК ЖЕ РАЗВИВАЛАСЬ КЛАССИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ СТРОЕНИЯ АТОМА? 3

Модель Томсона 4

Оглавление 4

Опыт Резерфорда 5

Квантовые постулаты Н. Бора 6

6

Состояние электрона в атоме 6

Виды орбиталей: 7

Ядро атома 8

Изотопы 10

Свойства изотопов: 11

Определение количества электронов, протонов, нейтронов в атоме. 12

Оглавление 12

Распределение электронов по энергетическим уровням. 12

Атом – сложная частица

Атом – электронейтральная система взаимодействующих элементарных частиц, состоящая из ядра (образованного протонами и нейтронами) и электронов.

Абсолютные массы атомов (массы, выраженные в килограммах): от 10^-27 до 10^-25кг.

Диаметры атомов: от 1,06 *10^-10 до 2*10^-10м.

Например: m_а (Н)= 1, 67*10^-27кг.

d_а (Н) = 1, 06*10^-10м

Понятие атом пришло к нам из далекой античности, но совершенно изменило тот первоначальный смысл, который вкладывали в него древние греки. В переводе с греческого «атом» означает «неделимый».

Сущность строения атома доказана фундаментальными открытиями, сделанными в конце XIX и начале XX в. в результате изучения природы катодных лучей Дж. Томсоном в 1897г., открытием явления фотоэффекта А. Г. Столетовым в 1889г., открытие радиоактивности химических элементов А. Беккерелем в 1896 1899гг., определение природы α – частиц Э. Резерфордом в 1889 – 1900гг.

Ученые пришли к заключению, что атомы обладают собственной структурой, имеют сложное строение.

Оглавление

КАК ЖЕ РАЗВИВАЛАСЬ КЛАССИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ СТРОЕНИЯ АТОМА?

Модель Томсона

В 1904 году Томсон представил свою новую модель атома. Она представляла собой также равномерно заряженную положительным электричеством сферу, внутри которой вращались отрицательно заряженные корпускулы, число и расположение которых зависело от природы атома.



«Пудинг с изюмом»

Оглавление

Опыт Резерфорда

Резерфорд исследовал особенности прохождения альфа-частиц через тонкие металлические пластинки.

На основании этих опытов ученый предложил планетарную модель атома: в центре атома - ядро, вокруг которого вращаются электроны.

Оглавление

Планетарная модель Резерфорда

В 1911 г. английский физик Эрнест Резерфорд исследуя рассеяние a - частиц веществом открыл атомное ядро -массивное образование, в десять тысяч раз меньшее по размеру, чем атом и выдвинул свою модель строения атома. В центре атома расположено положительно заряженное ядро, в котором сосредоточена почти вся масса атома. Вокруг ядра двигаются электроны по орбитам, подобно тому, как планеты обращаются вокруг Солнца.

Квантовые постулаты Н. Бора

1 постулат

Электрон вращается вокруг ядра по строго определенным замкнутым стационарным орбитам в соответствии с «разрешенными» значениями энергии E₁ , E₂, …, E_n

2 постулат

Электрон переходит из одного «разрешенного» энергетического состояния в другое, что сопровождается излучением или поглощением кванта энергии.

Состояние электрона в атоме

Под состоянием электрона в атоме понимают совокупность информации об энергии определенного электрона и пространстве, в котором он находиться. Мы уже знаем, что электрон в атоме не имеет траектории движения, то есть можно, говорить лишь о вероятности нахождения его в пространстве вокруг ядра.

О

н может находиться в любой части этого пространства, окружающего ядро, и совокупность различных положений его рассматривают как электронное облако с определенной плотностью отрицательного заряда.

Образно это можно представить так

Пространство вокруг атомного ядра, в

котором наиболее вероятно нахождение

электрона, называется орбиталью.

Виды орбиталей:

Целое число n, обозначающий номер энергетического уровня, называют главным квантовым числом. Она характеризует энергию электронов, занимающих данный энергетический уровень. Наименьшей энергией обладают электроны 1-го энергетического уровня, наиболее близкого к ядру. По сравнению с электронами 1-го уровня электроны последующих уровней будут характеризоваться большим запасом энергии. Следовательно, наименее прочно связаны с ядром атома электроны внешнего уровня.

Число энергетических уровней (электронных слоев) в атоме равно номеру периода в системе Д. И. Менделеева, к которому принадлежит химический элемент: у атома элементов 1-го периода – один энергетический уровень, второго периода – два, седьмого периода – семь.

Наибольшее число электронов на энергетическом уровне определяется по формуле:

N=2n²,

где N – максимальное число электронов; n – номер уровня или главное квантовое число. Следовательно, на первом, ближайшем к ядру энергетическом уровне может находиться не более двух электронов;

• 
  на втором – не более 8;
  
• 
  на третьем – не более 18;
  
• 
  на четвертом – не более 32.
  

Начиная со второго энергетического уровня (n=2), каждый из уровней подразделяется на подуровни (подслои), несколько отличающихся друг от друга энергией связи с ядром.

Число подуровней равно значению главного квантового числа: первый энергетический уровень имеет один подуровень; второй – два; третий – три; четвертый – четыре подуровня. Подуровни, в свою очередь, образованы орбиталями.

s – Подуровень – первый, ближайший к ядру атома подуровень каждого энергетического уровня, состоит из одной s - орбитали;

p – Подуровень – второй подуровень каждого, кроме первого, энергетического уровня, состоит из трех p – орбиталей;

d – Подуровень – третий подуровень каждого, начиная с третьего, энергетического уровня, состоит из пяти d – орбиталей

f – Подуровень каждого, начиная с четвертого, энергетического уровня, состоит из семи f – орбиталей.

Ядро атома

Но не только электроны входят в состав атомов.

Физик Анри Беккерель обнаружил, что природный минерал, содержащий соль урана, тоже испускает неведомое излучение, засвечивая от света. Это явление было названо радиоактивностью.

Различают три вида радиоактивных лучей:

1. 
   α – лучи, которые состоят из α – частиц, имеющих заряд в 2 раза больше заряда электрона, но с положительным знаком, и массу в 4 раза больше атома водорода;
   
2. 
   β – лучи представляют собой поток электронов;
   
3. 
   γ – лучи – электромагнитные волны с ничтожно малой массой, не несущие электрического заряда.
   

Следовательно, атом имеет сложное строение – состоит из положительно заряженного ядра и электронов.

Оказывается, и само крошечное ядро, в котором сосредоточена вся масса атома, состоит из частиц двух видов – протонов и нейтронов.

Протоны имеют заряд, равный заряду электронов, но противоположный по знаку (+1), и массу, равную массе атома водорода (она принята в химии за единицу). Обозначаются протоны знаком р⁺.

Нейтроны не несут заряда, они нейтральны и имеют массу, равную массе протона, т. е. 1. Обозначают нейтроны n⁰.

Протоны и нейтроны вместе называют нуклонами (от лат. nucleus – ядро).

Сумма числа протонов и нейтронов в атоме называется массовым числом. Например, массовое число атома алюминия (Al):


число протонов

Массовое число

число нейтронов
13 + 14 = 27

Поскольку атом электронейтрален, то также очевидно, что число протонов и электронов в атоме одинаково. Оно равно порядковому номеру химического элемента. А зная порядковый номер элемента (Z), т. е. число протонов, и массовое число (A), равное сумме чисел протонов и нейтронов, можно найти по формуле:

N

частица	место нахождения	масса	заряд
Протон P+	ядро	1 а.е.м	+1
Нейтрон n0	ядро	1а.е.м.	0
Электрон e-	орбиталь	0	-1

= A – Z

Изотопы

Разновидности атомов одного и того же элемента, имеющие одинаковый заряд ядра, но разное массовое число, называются изотопами.

Слово изотоп состоит из двух греческих слов: isos – одинаковый, и topos – место, обозначает «занимающий одно место» (клетку) в Периодической системе элементов.

Химические элементы, встречающиеся в природе, являются смесью изотопов. Так, углерод имеет три изотопа с массой 12, 13, 14; кислород – три изотопа с массой 16, 17, 18 и т. д.

Однако изотопы водорода сильно различаются по свойствам из-за

кратного увеличения их относительной массы; им даже присвоены

индивидуальные названия и химические знаки:

Свойства изотопов:

Итак, изотопам свойственно:
Оглавление

Определение количества электронов, протонов, нейтронов в атоме.

Условные обозначения:

• 
  Х- символ химического элемента
  
• 
  Z- порядковый номер химического элемента
  
• 
  А - атомная масса
  

Правила определения числа частиц в атоме:

• 
  Количество электронов и протонов равно порядковому номеру химического элемента
  
• 
  Количество нейтронов равно разности
  

атомной массы и порядкового номера

Пример : Определите число частиц в следующих атомах:

-Водорода.Порядковый номер в таблице Менделеева Д.И. у водорода 1, атомная масса 1, следовательно электронов и протонов в атоме по одному, а нейтронов 1-1=0.

-Литий.Порядковый номер 3, а атомная масса 7,следовательно электронов и протонов по 3, а нейтронов 7-3=4.


<sub>



</sub>

Оглавление

Распределение электронов по энергетическим уровням.

Электроны в атомах обладают различным запасом энергии. Значение энергии электронов в атомах задается главным квантовым числом n(1,2,3 и т.д). Электроны с наименьшей энергией находятся на первом энергетическом уровне. Каждый уровень делится на под уровни – орбитали . На каждой орбитали не может быть более 2 электронов.

Виды электронных облаков:

-облако шаровой формы(s-облако)

-облака гантелеобразной формы(p- облако)

-облака более сложной формы(d- и f-облака)

[Арак СОШ] [Ибрагимова А.] [2014-2015 уч. г.]