Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы

Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы

Раздел ОГЭ по физике: 4.3. Состав атомного ядра. Изотопы.

Экспериментальное изучение строения атомного ядра осуществлял Резерфорд. Он облучал β-частицами атомы азота и других элементов.

Ядро атома состоит из положительно заряженных протонов и не имеющих заряда нейтронов. Протоны и нейтроны называются нуклонами. Число нуклонов в ядре называется массовым числом.

Заряд ядра кратен элементарному электрическому заряду Q = Ze. Число Z называется зарядовым числом, оно совпадает с номером элемента в периодической системе элементов Менделеева. Число нейтронов N равно разности массового и зарядового чисел: N = A – Z.

То, что ядра химических элементов устойчивы, нельзя объяснить гравитационным взаимодействием нуклонов:

Ядро химического элемента обозначается как Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы, где X – символ химического элемента. Например,
Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы

Например: в ядре атома лития Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопысодержится: протонов Z = 3 и нейтронов N = А — Z = 4.

Ядра одного и того же химического элемента могут содержать разное число нейтронов. При этом они имеют одинаковое зарядовое число, но разное массовое число. Например, ядра Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопыи Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопыимеют по 143 и 146 нейтронов соответственно. Ядра с одинаковым числом протонов, но различным числом нейтронов являются ядрами одного и того же химического элемента и называются изотопами.

Изотопы имеют одинаковые химические свойства, что обусловлено одинаковым электрическим зарядом ядра, но разные физические свойства.

Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы

Конспект урока «Состав атомного ядра. Изотопы».

Источник

Строение атома. Изотопы

В 1913 г. английский физик Г. Мозли установил, что положительный заряд ядра атома (в условных единицах) равен порядковому номеру элемента в периодической системе Д. И. Менделеева.

Каждый протон имеет заряд +1, поэтому заряд ядра равен числу протонов. Атом является электронейтральной частицей, поэтому число протонов равно числу электронов. Следовательно:Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы

Например, элемент железо Fe имеет порядковый номер 26. Следовательно, заряд ядра атома железа равен +26, т. е. ядро содержит 26 протонов, а вокруг ядра движутся 26 электронов.

Элементарные частицы имеют следующие абсолютные и относительные массы:Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы

Данные этой таблицы показывают, что масса протона, как и масса нейтрона, приблизительно в 1840 раз больше массы электрона. Протоны и нейтроны находятся в ядре, поэтому масса атома почти равна массе ядра. Масса ядра, как и масса атома, определяется суммой числа протонов и числа нейтронов. Эта сумма называется массовым числом атома.Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы

Атомы одного элемента, которые имеют разные массовые числа, называются изотопами.

Атомы изотопов одного элемента имеют одинаковое число протонов (Z) и отличаются друг от друга числом нейтронов (N).

Изотопы обозначаются символами соответствующих элементов, слева от которых вверху записывают массовое число изотопа, а внизу — порядковый номер (заряд ядра атома) элемента. Например:

12 6C — изотоп углерода с массовым числом 12;

18 8О — изотоп кислорода с массовым числом 18.

Иногда в символах изотопов записывают только массовые числа ( 12 С, 18 О, 27 Al и т. д.)

Элемент водород имеет три изотопа, каждый из которых имеет свое название:Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы

В названиях изотопов других элементов указываются их массовые числа. Например: 12 6С — углерод-12; 35 17Cl — хлор-35 и т. д.

В природе различные элементы имеют разное число изотопов с разным процентным содержанием каждого из них.

Относительная атомная масса элемента Аr, которая приводится в периодической системе, — это средняя величина массовых чисел природных изотопов этого элемента с учетом процентного содержания каждого изотопа.

Например, в природе все атомы хлора представляют собой два вида изотопов: 35 Cl (процентное содержание 75,5%) и 37 Cl (24,5%). Относительная атомная масса хлораРасскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы

Химические свойства всех изотопов одного элемента одинаковы. Следовательно, химические свойства элемента зависят не от атомной массы, а от заряда ядра.

Поэтому современная формулировка периодического закона читается так:

Свойства элементов и их соединений находятся в периодической зависимости от заряда ядра атома, или порядкового номера элемента.

Формулировка периодического закона Д. И. Менделеевым и современная формулировка не противоречат друг другу, потому что для большинства элементов при увеличении заряда ядра относительная атомная масса тоже увеличивается. Существуют лишь немногие исключения из этого правила. Например, элемент № 18 аргон Ar имеет большую атомную массу, чем элемент № 19 калий K.

Скачать:

Скачать бесплатно реферат на тему:«Строение атома и атомного ядра» СТРОЕНИЕ-АТОМА-И-АТОМНОГО-ЯДРА.docx (247 Загрузок)

Рефераты по другим темам можно скачать здесь

Источник

Физика атомного ядра. Состав ядра.

Атомное ядро — это центральная часть атома, состоящая из протонов и нейтронов (которые вместе называются нуклонами).

Протон (от греч. protons — первый, символ p) — стабильная элементарная частица, ядро ато­ма водорода.

Второй частицей, входящей в состав ядра, является нейтрон.

Нейтрон (от лат. neuter — ни тот, ви другой, символ n) — это эле­ментарная частица, не имеющая заряда, т. е. нейтральная.

Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы

Нейтрон был открыт в 1932 г. учеником Э. Резерфорда Д. Чедвигом при бомбардировке бериллия α-частицами. Возникающее при этом излучение с большой проникающей способностью (преодолевало пре­граду из свинцовой пластины толщиной 10-20 см) усиливало свое действие при прохождении через парафиновую пластину (см. рисунок). Оценка энергии этих частиц по трекам в камере Вильсона, сделанная супругами Жолио-Кюри, и дополнительные наблюдения позволили исключить первоначальное предположение о том, что это γ-кванты. Большая проникающая способность новых частиц, названных ней­тронами, объяснялась их электронейтральностью. Ведь заряженные частицы активно взаимодействуют с веществом и быстро теряют свою энергию. Существование нейтронов было предсказано Э. Резерфордом за 10 лет до опытов Д. Чедвига. При попадании α-частиц в ядра бериллия происходит следующая реакция:

Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы

Здесь Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы— символ нейтрона; заряд его равен нулю, а относительная атомная масса прибли­зительно равна единице. Нейтрон — нестабильная частица: свободный нейтрон за время

15 мин. распадается на протон, электрон и нейтрино — частицу, лишенную массы покоя.

После открытия Дж. Чедвиком нейтрона в 1932 г. Д. Иваненко и В. Гейзенберг независимо друг от друга предложили протонно-нейтронную (нуклонную) модель ядра. Согласно этой моде­ли, ядро состоит из протонов и нейтронов. Число протонов Z совпадает с порядковым номером элемента в таблице Д. И. Менделеева.

Заряд ядра Q определяется числом протонов Z, входящих в состав ядра, и кратен абсолютной величине заряда электрона e:

Число Z называется зарядовым числом ядра или атомным номером.

Массовым числом ядра А называется общее число нуклонов, т. е. протонов и нейтронов, содер­жащихся в нем. Число нейтронов в ядре обозначается буквой N. Таким образом, массовое число равно:

Нуклонам (протону и нейтрону) приписывается массовое число, равное единице, электрону — нулевое значение.

Представлению о составе ядра содействовало также открытие изотопов.

Изотопы (от греч. isos — равный, одинаковый и topoa — место) — это разновидности атомов одного и того же химического элемента, атомные ядра которых имеют одинаковое число прото­нов (Z) и различное число нейтронов (N).

Изотопами называются также ядра таких атомов. Изотопы являются нуклидами одного эле­мента. Нуклид (от лат. nucleus — ядро) — любое атомное ядро (соответственно атом) с заданными числами Z и N. Общее обозначение нуклидов имеет вид ……. где X — символ химического эле­мента, A = Z + N — массовое число.

Изотопы занимают одно и то же место в Периодической системе элементов, откуда и про­изошло их название. По своим ядерным свойствам (например, по способности вступать в ядерные реакции) изотопы, как правило, существенно отличаются. Химические (b почти в той же мере физические) свойства изотопов одинаковы. Это объясняется тем, что химические свойства элемен­та определяются зарядом ядра, поскольку именно он влияет на структуру электронной оболочки атома.

Исключением являются изотопы легких элементов. Изотопы водорода 1 Нпротий, 2 Ндейтерий, 3 Нтритий столь сильно отличаются по массе, что и их физические и хими­ческие свойства различны. Дейтерий стабилен (т.е. не радиоактивен) и входит в качестве неболь­шой примеси (1 : 4500) в обычный водород. При соединении дейтерия с кислородом образуется тяжелая вода. Она при нормальном атмосферном давлении кипит при 101,2 °С и замерзает при +3,8 ºС. Тритий β-радиоактивен с периодом полураспада около 12 лет.

У всех химических элементов имеются изотопы. У некоторых элементов имеются только нестабильные (радиоактивные) изотопы. Для всех элементов искусственно получены радиоактив­ные изотопы.

Изотопы урана. У элемента урана есть два изотопа — с массовыми числами 235 и 238. Изотоп Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопысоставляет всего 1/140 часть от более распространенного Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы.

Источник

Состав атомного ядра. Ядерные силы

Урок 48. Физика 9 класс (ФГОС)

Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы

Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы

Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы

Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы

Конспект урока «Состав атомного ядра. Ядерные силы»

Практически сразу после открытия нейтрона советским физиком Дмитрием Иваненко и немецким учёным Вернером Гейзенбергом была предложена протонно-нейтронная модель атомного ядра. Согласно ей, ядра всех химических элементов (за исключением водорода) состоят из двух видов частиц: протонов и нейтронов. Протоны и нейтроны называют нуклонами (от латинского «нуклеус» — ядро), а ядра атомов — нуклидами.

Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы

Общее число нуклонов в ядре называют массовым числом и обозначают буквой А. Оно ставится вверху перед буквенным обозначением химического элемента.

Например, массовое число кислорода равно 16, а углерода — 12.

Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы

Мы уже говорили о том, что массовое число принято выражать в атомных единицах массы (сокращённо, а. е. м.) и округлять до целых чисел. Напомним также, что атомную единицу массы выражают через массу атома углерода; она равна 1/12 части массы атома углерода:

Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы

Число протонов в ядре соответствует порядковому или атомному номеру элемента в таблице Менделеева и называется зарядовым числом, поскольку оно определяет заряд ядра. Обозначается зарядовое число буквой Z.

В наших примерах, зарядовое число кислорода равно восьми, а углерода — 6.

Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы

Как видно из приведённых примеров, зарядовое число ставится внизу перед буквенным обозначением элемента.

Напомним, что заряд протона положителен и равен элементарному электрическому заряду. Следовательно, зарядовое число численно равно заряду ядра, выраженному в элементарных электрических зарядах.

Так как атом в целом электрически нейтрален, то зарядовое число определяет одновременно и число электронов в атоме.

Число нейтронов в ядре обозначают большой буквой N. Нетрудно догадаться, что оно равно разнице между массовым и зарядовым числом:

Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы

Таким образом, ядро любого атома обозначается буквенным символом элемента. Вверху указывается значение его массового числа, а внизу — зарядового.

В общем случае любой химический элемент периодической таблицы Дмитрия Ивановича Менделеева можно представить в виде:

Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы

где под X подразумевается символ химического элемента.

Ещё раз уточним, каким образом определяется число протонов, электронов и нейтронов в ядре атома любого химического элемента. Во-первых, необходимо посмотреть в таблице Менделеева порядковый номер интересующего нас химического элемента. Таким образом мы найдём зарядовое число, то есть количество протонов и электронов в ядре. Затем, всё в той же таблице, необходимо посмотреть атомную массу этого элемента и округлить её до целых. Тем самым мы найдём массовое число, то есть общее количество нуклонов в ядре. И наконец, чтобы определить количество нейтронов в ядре атома, мы должны будем вычесть из массового числа зарядовое.

На основе новой, протонно-нейтронной модели строения атомных ядер, было дано объяснение многим экспериментальным фактам. Так, например, ещё в 1906—1907 годах учёными было выявлено, что продукт радиоактивного распада урана — ионий и продукт радиоактивного распада тория — радиоторий имеют те же химические свойства, что и торий, но отличаются от него атомной массой и характеристиками радиоактивного распада. При этом атомы обладали одинаковыми химическими свойствами, а отделить их друг от друга было невозможно никакими химическими методами. Впервые, на существование таких атомов обратил внимание Фредерик Содди в 1910 году. Он предложил называть такие разновидности атомов одного и того же химического элемента изотопами (что по-гречески означает «равноместные»), так как по своим химическим свойствам они должны быть помещены в одну и ту же клетку таблицы Менделеева.

На основании многих экспериментов, было установлено, что изотопы одинаково вступают в химические реакции и образуют одинаковые соединения. Это говорило о том, что число электронов в электронных оболочках, а, значит, и заряд ядра у изотопов одинаковы. Следовательно, ядра изотопов различаются только числом нейтронов. Иными словами, химические свойства элементов определяются не атомной массой, а зарядовым числом ядра. Действительно, например, нуклиды водорода-три и гелия-три имеют близкие по величине атомные массы, но принципиально разные химические свойства.

Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы

Из всех известных на сегодняшний день изотопов (а они есть у всех химических элементов) только изотопы водорода имеют названия:

Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы

Протий является самым распространённым изотопом в природе, а его ядро содержит только один протон. Изотоп дейтерия (его ещё называют тяжёлой водой), содержит в своём ядре один протон и один нейтрон. Соответственно, у трития — один протон и два нейтрона. В настоящее время в лабораториях получены изотопы водорода и с большим числом нейтронов: тремя, четырьмя, пятью и даже шестью.

Следует отметить, что у разных атомов существует разное количество изотопов. Например, у урана их 26, но самыми распространёнными в природе являются два — это уран-235 (около 0,7 %), и уран-238 (чуть более 99 %). Вы, наверное, обратили внимание на то, что мы не называли зарядового числа изотопов урана. Дело в том, что обычно изотопы называют по их массовым числам, так как зарядовые числа у них одинаковые.

Отметим, что изотопы бывают устойчивые (или стабильные) и неустойчивые (то есть радиоактивные). Стабильные изотопы сохраняются сколь угодно долго.

А нестабильные изотопы со временем превращаются в другие химические элементы в результате радиоактивных превращений.

В настоящее время известно около 280 стабильных изотопов химических элементов и более 2 тыс. радиоактивных изотопов.

Как правило, природные элементы представляют собой смесь нескольких изотопов, поэтому возникает задача их разделения. Как мы уже знаем, магнитное поле искривляет траекторию движения заряженных частиц. На этом свойстве магнитного поля основано действие устройства, называемого масс-спектрографом, который используется для разделения изотопов по массовому числу.

Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы

В заключении отметим, что предложенная Иваненко и Гейзенбергом протонно-нейтронная модель строения ядра впоследствии полностью была подтверждена экспериментально. Однако оставался нерешённым ещё один вопрос: почему ядра атомов не распадаются на отдельные нуклоны? Действительно, ведь мы знаем, что ядра атомов являются весьма устойчивыми образованиями, хотя в их состав входят одинаково заряженные частицы — протоны. А поскольку размеры ядер очень малы, то между протонами должны существовать огромные силы электрического отталкивания — порядка 230 ньютонов, что для частиц с массой порядка 10 –27 степени килограмм является очень большой силой. Поэтому возникает вопрос: какое взаимодействие препятствует взаимному отталкиванию между одноимённо заряженными частицами?

Мы знаем, что, кроме электромагнитных сил, в природе существуют также гравитационные силы. Может быть, стабилизирующую роль в ядрах играет именно гравитационное взаимодействие между нуклонами?

Другой особенностью ядерных сил является то, что они очень быстро убывают с увеличением расстояния между ядерными частицами. Проще говоря, они действуют на расстояниях, сравнимыми с размерами самих ядер.

Источник

Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы

С помощью данного урока вы узнаете, из чего состоит атом, а также познакомитесь с историей появления и развития представлений о сложном строении атома. На уроке рассматриваются результаты некоторых физических опытов, которые позволили установить состав и строение атома.

I. Атом: термин и эволюция понятия

Идея о том, что все вещества состоят из мелких, невидимых частиц возникла у людей еще до нашей эры в Древней Индии и Древней Греции. Известный греческий философ Демокрит, будучи одним из первых материалистов, впервые ввел термин «атом» (от греч.atomos- неделимый). Последователь идей Демокрита, Эпикур (341-270 г. до н.э.) впервые высказал предположение об атомном весе.

Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопыРасскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы

Дальнейшее развитие атомизм, как теория, получил в философии и науке Средних веков и Нового времени. В середине XVII в. французский философ и физик Пьер Гассенди (1592—1655) заново пересказал учение Демокрита и Эпикура, дополнив его новым понятием «молекула» для обозначения различного сочетания атомов друг с другом.

Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы

Р. Бойль (1627-1691 г.г.) написал знаменитую книгу «Химик-скептик», в которой доказал нереальность «начал» Аристотеля и ввел представление о химических элементах как о веществах, не поддающихся дальнейшему разложению. Определив задачей химии изучение элементов и их соединений. Р. Бойль поставил ее на научную основу.

Далее атомистическая теория получила свое логическое развитие в работах Ломоносова, Лавуазье, Дальтона и оформилась в атомно-молекулярное учение.

II. Модель Дж. Томсона («сливовый пудинг» или «булочка с изюмом»). Открытие электрона

Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопыРасскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы

В своих опытах по отклонению катодных лучей в электрических и магнитных полях, Томсон убедительно показал, что эти лучи представляют собой поток заряженных частиц, а самое главное, ему удалось измерить удельный заряд (e/m) этих частиц. (Он оказался примерно в 2000 раз меньше удельного заряда иона водорода, известного из опытов по электролизу.) Томсон сразу же предположил, что электроны входят в состав атомов – откуда еще им было взяться? Дальнейшие работы ученых-физиков подтвердили это предположение. Таким образом, к концу 19 века электрон считался элементарной заряженной частицей, масса которой в 2000 раз меньше массы атома водорода.

После открытия электрона Томпсон предложил модель строения атома, которую обычно называют «сливовый пудинг» (или «пудинг с изюмом») или на русский манер «булочка с изюмом». Согласно Томпсону атом представляет собой положительно заряженную сферу, в которую вкраплены (как изюм в булочке) отрицательно заряженные электроны. Однако, эта модель была опровергнута опытом Резерфорда.

Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопыРасскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы

Так по­яви­лась одна из пер­вых мо­де­лей стро­е­ния атома, ко­то­рую пред­ло­жил ан­глий­ский физик Джо­зеф Том­сон (Рис. 1). В со­от­вет­ствии с этой мо­де­лью, атом пред­став­ля­ет собой шар, со­сто­я­щий из по­ло­жи­тель­но за­ря­жен­но­го ве­ще­ства с вкрап­ле­ни­я­ми от­ри­ца­тель­но за­ря­жен­ных элек­тро­нов (на­по­до­бие изюма в биск­ви­те).

Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы

Рис. 1. Мо­дель стро­е­ния атома, пред­ло­жен­ная Дж. Том­со­ном

Осо­бен­ность мо­де­ли Том­со­на за­клю­ча­лась в пред­по­ло­же­нии того, что по­ло­жи­тель­ный заряд «раз­мыт» внут­ри атома и не «вы­ле­та­ет» из него, т. к. об­ла­да­ет зна­чи­тель­но боль­шей мас­сой по срав­не­нию с элек­тро­на­ми.

Сле­ду­ю­щим уди­ви­тель­ным экс­пе­ри­мен­таль­ным фак­том было от­кры­тие Бек­ке­ре­лем в 1896 г. яв­ле­ния ра­дио­ак­тив­но­сти. Было об­на­ру­же­но, что атомы неко­то­рых эле­мен­тов са­мо­про­из­воль­но рас­па­да­ют­ся с об­ра­зо­ва­ни­ем новых ато­мов, элек­тро­нов и α-ча­стиц. Также уста­но­ви­ли, что α-ча­сти­цы имеют по­ло­жи­тель­ный заряд и от­но­си­тель­но боль­шую массу.

В 1911 г англ. учёный Э. Резерфорд доказал нa опыте, что в центре атома имеется положительно заряженное ядро.

Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы

С по­мо­щью α-ча­стиц Эр­нест Ре­зер­форд и его уче­ни­ки про­ве­ли экс­пе­ри­мент, ре­зуль­та­ты ко­то­ро­го опро­верг­ли мо­дель стро­е­ния атома Дж. Том­со­на. Ан­гли­ча­нин Эр­нест Ре­зер­форд и его уче­ни­ки по­ста­ви­ли сле­ду­ю­щий экс­пе­ри­мент: на­прав­ля­ли быст­рый поток α-ча­стиц на тон­кую зо­ло­тую фоль­гу. Ока­за­лось, что боль­шин­ство α-ча­стиц про­хо­дит через фоль­гу бес­пре­пят­ствен­но, неболь­шая часть от­кло­ня­ет­ся на раз­лич­ные углы, а при­мер­но 1 на 10 000 ча­стиц от­ска­ки­ва­ет в об­рат­ном на­прав­ле­нии (Рис. 2).

Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы

Рис. 2. Схема опыта Э. Ре­зер­фор­да

Ре­зуль­та­ты опыта про­ти­во­ре­чи­ли мо­де­ли Том­со­на. Ча­сти­ца с боль­шой мас­сой и по­ло­жи­тель­ным за­ря­дом может от­ско­чить назад, если толь­ко встре­тит в ка­че­стве пре­пят­ствия боль­шой по­ло­жи­тель­ный заряд, скон­цен­три­ро­ван­ный в одном месте.

По­ло­жи­тель­ный заряд, скон­цен­три­ро­ван­ный в цен­тре атома, Ре­зер­форд на­звал ядром и пред­ло­жил свою мо­дель стро­е­ния атома: в цен­тре атома на­хо­дит­ся по­ло­жи­тель­но за­ря­жен­ное ядро, во­круг ко­то­ро­го вра­ща­ют­ся от­ри­ца­тель­но за­ря­жен­ные элек­тро­ны (Рис.3). При этом ос­нов­ная масса атома со­сре­до­то­че­на в ядре, масса элек­тро­нов очень мала.

Сум­мар­ный заряд ядра и элек­тро­нов дол­жен быть равен нулю, т. к. атом в целом элек­тро­ней­тра­лен.

Мо­дель Ре­зер­фор­да на­по­ми­на­ет Сол­неч­ную си­сте­му, по­это­му ее на­зва­ли «пла­не­тар­ной».

Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы

Рис. 3. Пла­не­тар­ная мо­дель атома, пред­ло­жен­ная Ре­зер­фор­дом

III. Модель Бора (планетарная модель)

В 1913 Нильсом Бором была предложена модель строения атома, известная как «планетарная модель». По Бору электроны вращаются по орбитам расположены на строго определенном удалении от атомного ядра, точно также как планеты Солнечной системы вращаются вокруг солнца (отсюда и название модели). Эти орбиты (сейчас всем известны как энергетические уровни)- стационарные и вне их электрон существовать не может. К сожалению, объяснить это утверждение Бору на тот момент не удалось. Кроме того, предложенная модель Бора противоречила законам физики:

Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопыРасскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы

В начале прошлого века на смену планетарной модели строения атома пришла волновая модель, которая разрешила возникшие противоречия и на сегодняшний момент считается общепринятой.

Современное представление о строении атома было бы невозможно без открытия явления радиоактивности, элементарных частиц (электрона, протона и нейтрона). Решающий вклад в установлении строения атома внесли Дальтон, Дж.Дж. Томпсон (или Томсон), Э. Резерфорд, Н. Бор, Э. Шредингер, М. Планк, Люис, Паули.

История развития представлений о строении атома условно изображена на схеме ниже:

Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы

IV. Современное строение атома

Атом — электронейтрален, то есть количество положительно заряженных частиц в нем равно количеству отрицательно заряженных частиц.

Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы

Долгое время считалось, что протоны и нейтроны являются элементарными (то есть неделимыми) частицами. Но на сегодняшний момент признано, что они имеют сложное строение и состоят из кварков. Электрон же до сих пор считается элементарной частицей. Положительно и нейтрально заряженные частицы (протоны и нейтроны, соответственно) сосредоточены в ядре, чья масса составляет около 99,97% от массы атома. Радиус атома, как правило, составляет несколько ангстрем (10−10 м), радиус ядра в 10 000 раз меньше радиуса атома.

Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы

Заряд ядра равен порядковому номеру химического элемента

Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы

Заряд ядра атома = Порядковому номеру = Числу протонов = Число электронов

Число нейтронов = Атомная масса (Ar) – Порядковый номер

Например, определите состав атома бора?

Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы

Изотопы одного и того же химического элемента имеют разную массу, так как в ядрах содержится разное количество нейтронов.

Какое количество электронов, протонов и нейтронов содержится в изотопах углерода 12 и 13?

Для изотопа углерода 12: Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Смотреть картинку Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Картинка про Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы. Фото Расскажите о составе атомного ядра что такое изотопы

Z→6 A→12 C , порядковый номер N=6, массовое число A=12

N(n 0 ) = A — Z = 12 — 6 = 6

Углерод-12 содержит 6 электронов, 6 протонов и 6 нейтронов

Для изотопа углерода 13:

Z→6 A→13 C, порядковый номер N=6, массовое число A=13

N(n 0 ) = A — Z = 13 — 6 = 7

Углерод-13 содержит 6 электронов, 6 протонов и 7 нейтронов

V. Химический элемент

Химический элемент – это вид атомов с одинаковым зарядом ядра.

В природе химические элементы существуют в виде смесей изотопов. Изотопный состав одного и того же химического элемента выражают в атомных доляхат.), которые указывают какую часть составляет число атомов данного изотопа от общего числа атомов всех изотопов данного элемента, принятого за единицу или 100%.

Ar средняя= ωат.(1) Ar(1) + … + ωат.(n) Ar(n)

Ar средняя (Cl) = 0,754 ∙ 35 + 0,246 ∙ 37 = 35,453

VI. Задания для закрепления

Задание №1. Определите атомный состав изотопов хлора 35 Cl и 37 Сl. Почему изотопы хлора имеют разное массовое число?

Задание №2. Определите относительную атомную массу элемента кремния, если известно, что он состоит из трёх изотопов: 28 Si (атомная доля 92,3%), 29 Si (4,7%), 30 Si (3%).

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *