§ 25. Склад атомів

Зміст

ДІЗНАЄТЕСЯ, ЗРОЗУМІЄТЕ, ВИКОРИСТАЄТЕ

Які моделі атома відображають його будову?

Будову атома описують модель Томсона («пудинг із родзинками»), планетарна модель Резерфорда та квантово-механічна модель (наприклад, Нільса Бора). У підручнику (§ 4, 5) розглядається сучасна теорія: атом має позитивно заряджене ядро та електронну оболонку.

Як визначають кількісний склад атома?

Склад атома дізнаються за порядковим номером (протонним числом) у періодичній системі. Він дорівнює кількості протонів ($p^+$) і електронів ($e^-$). Нейтрони ($n^0$) рахують, віднімаючи протонне число ($Z$) від нуклонного ($A$): $N(n^0) = A – Z$.

ДОСЛІДІТЬ

За матеріалами з інтернету з’ясуйте, яку назву отримала модель атома Томсона.

Модель Томсона назвали «пудинг із родзинками» (або «кекс із родзинками»). Вона подає атом як позитивно заряджену кулю з вкрапленими негативними електронами.

ЗАВДАННЯ

1. Укажіть кількість протонів та електронів в атомах Гідрогену і Карбону.

Гідроген ($H$) має порядковий номер 1, отже, містить 1 протон і 1 електрон. Карбон ($C$) під номером 6 має 6 протонів та 6 електронів.

2. Модель атома якого хімічного елемента зображено на малюнку? (За умови, що на малюнку зображено ядро і два електрони навколо нього).

Атом із двома електронами належить Гелію ($He$), оскільки його порядковий номер — 2.

3. Назвіть хімічний елемент, атом якого має стільки електронів, скільки планет у Сонячній системі.

У Сонячній системі 8 планет. Елемент із порядковим номером 8 (має 8 електронів) — це Оксиген ($O$).

Назвіть значення протонних чисел атомів Флуору і Натрію.

Протонне число Флуору ($F$) — 9, Натрію ($Na$) — 11.

Скільки нейтронів в атомі Берилію?

Нуклонне число Берилію ($Be$) — 9, протонне — 4. Віднімаємо: $9 – 4 = 5$. Атом Берилію має 5 нейтронів.

Визначте кількості нейтронів в атомах Флуору і Натрію.

Флуор ($F$, $A \approx 19$, $Z=9$): $N(n^0) = 19 – 9 = 10$.
Натрій ($Na$, $A \approx 23$, $Z=11$): $N(n^0) = 23 – 11 = 12$.

Запишіть формулу, за якою можна обчислити кількість нейтронів в атомі хімічного елемента з двадцяти зазначених вище, використавши його відносну атомну масу.

У перших 20 елементів нуклонне число $A$ дорівнює округленій відносній атомній масі $A_r$. Кількість нейтронів шукають за формулою:
$$N(n^0) = A_r – Z$$
де $Z$ — протонне число (порядковий номер).

ВИОКРЕМЛЮЄМО ОСНОВНЕ

Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, запишіть у зошиті висновки про моделі атома і склад атомів.

Атом — електронейтральна частинка з позитивного ядра та негативних електронів. Ядро складається з протонів ($p^+$) і нейтронів ($n^0$), тобто нуклонів. Кількість протонів збігається з порядковим номером і кількістю електронів. Уся маса атома зосереджена в ядрі.

Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа і поставте його своїм однокласникам / однокласницям. Порівняйте свою і їхні відповіді та оцініть їх.

Приклад запитання: «Чому електрони не падають на ядро, хоча вони притягуються до нього?»
Правильна відповідь: Висока швидкість руху електронів навколо ядра компенсує силу електростатичного притягання.

ВАШІ ДОСЯГНЕННЯ І ВІДКРИТТЯ

267. Які частинки є складниками атомів? Чим вони різняться? Який склад атомного ядра?

Атом містить протони, нейтрони та електрони.

• Протони ($p^+$): заряд $+1$, відносна маса 1.
• Нейтрони ($n^0$): заряд 0, відносна маса 1.
• Електрони ($e^-$): заряд $-1$, маса дуже мала (1/1836 від маси протона).

Ядро атома утворене протонами і нейтронами (нуклонами).

268. Яких частинок у будь-якому атомі однакова кількість?

В електронейтральному атомі кількість протонів збігається з кількістю електронів.

269. Чи існують атоми, у яких немає: а) протонів; б) електронів; в) нейтронів?

а) Атомів без протонів немає (протони формують заряд ядра).
б) Атомів без електронів немає (це вже катіони).
в) Атоми без нейтронів існують — це ізотоп Гідрогену (Протій, $^1_1H$), його ядро має лише один протон.

ВИКОНАЙМО ВПРАВУ

270. Заповніть порожні клітинки в таблиці:

271. Запишіть символи елементів Мангану, Ауруму і Бісмуту разом із відповідними протонними та нуклонними числами.

За округленими відносними атомними масами:

• Манган: $^{55}_{25}\text{Mn}$
• Аурум: $^{197}_{79}\text{Au}$
• Бісмут: $^{209}_{83}\text{Bi}$

АНАЛІЗУЙМО

272. Розмістіть символи хімічних елементів Si, В, N, Cl за збільшенням кількості електронів у їхніх атомах.

Електрони відповідають порядковому номеру: $B$ (5), $N$ (7), $Si$ (14), $Cl$ (17).
Відповідь: $B, N, Si, Cl$.

ПОМІРКУЙМО

273. Укажіть у переліку хімічний елемент, в атомі якого міститься найменша кількість протонів: C, Mg, K, Ar.

Порядкові номери (протони): $C$ (6), $Mg$ (12), $Ar$ (18), $K$ (19).
Відповідь: Карбон ($C$).

274. Укажіть у переліку хімічний елемент, атом якого має найбільшу кількість нейтронів: Sc, As, Mn.

Рахуємо нейтрони за формулою ($N = A – Z$):

• Скандій ($Sc$): $45 – 21 = 24$
• Арсен ($As$): $75 – 33 = 42$
• Манган ($Mn$): $55 – 25 = 30$

Відповідь: Арсен ($As$).

ПОМІРКУЙМО

275. Назвіть хімічний елемент, в атомі якого містяться 42 заряджені частинки.

В атомі заряджені частинки — це протони та електрони. Їхня кількість в атомі однакова ($N(p^+) = N(e^-)$).
Отже, $2 \cdot N(p^+) = 42 \Rightarrow N(p^+) = 21$.
Елемент під номером 21 — Скандій ($Sc$).

РОЗВ’ЯЗУЙМО ЗАДАЧУ

276. Обчисліть кількість електронів, які містяться в маленькому шматочку графіту масою 12 мг.

Дано:
$m(C) = 12 \text{ мг} = 0,012 \text{ г}$
$N_{\text{атома}}(e^-) = 6$

Знайти: $N(e^-) – ?$

Розв’язання:

Графіт складається з атомів Карбону ($C$). Його молярна маса $M(C) = 12 \text{ г/моль}$.
Кількість речовини:
$$n(C) = \dfrac{0{,}012 \text{ г}}{12 \text{ г/моль}} = 0{,}001 \text{ моль}$$

Кількість атомів Карбону:
$$N(C) = n \cdot N_A = 0{,}001 \cdot 6{,}02 \cdot 10^{23} = 6{,}02 \cdot 10^{20} \text{ атомів}$$

Один атом Карбону (порядковий номер 6) має 6 електронів.
Загальна кількість електронів:
$$N(e^-) = 6 \cdot 6{,}02 \cdot 10^{20} = 3{,}612 \cdot 10^{21}$$

Відповідь: $3{,}612 \cdot 10^{21}$ електронів.

ФОРМУЙМО СЛОВНИЧОК

277. Випишіть ключові слова і словосполучення з тексту параграфа для укладання двомовного словничка.

• Атом — Atom
• Ядро — Nucleus
• Електрон — Electron
• Протон — Proton
• Нейтрон — Neutron
• Нуклони — Nucleons
• Протонне число — Proton number
• Нуклонне число — Nucleon number
• Хімічний елемент — Chemical element

ОЦІНЮЙМО СВОЇ ЗНАННЯ

278. Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.