Какво означава зависимостта на броя на електроните в атома?

От дълго време много свойства на материята остават тайна за изследователите. Защо някои вещества водят перфектно електричество, докато други не го правят? Защо желязото постепенно се разпада под въздействието на атмосферата и благородните метали са идеално запазени от хиляди години? Много от тези въпроси бяха отговорени, след като човекът усети структурата на атома: неговата структура, броят на електроните на всеки електронен слой. Освен това овладяването на самите основи на структурата на атомните ядра откри нова ера за света.

От кои елементи е елементарна тухла, изградена от материя, как взаимодействат помежду си, какво можем да научим от това?

Структурата на атома в представянето на съвременната наука

Понастоящем повечето учени са склонни да се придържат към планетарния модел на структурата на материята. Съгласно този модел в центъра на всеки атом има ядро, малко по-малко в сравнение с атом (десетки хиляди пъти по-малки от един атом). Но масата на ядрото не е така. Почти цялата маса на атома се концентрира в ядрото. Ядрото се зарежда положително.

Около ядрото, електроните се въртят в различни орбити, а не кръгови, както в случая на планетите на слънчевата система, но обемни (сфери и обемни осмици). Броят на електроните в атома е цифрово равен на заряда на ядрото. Но да видите електрона като частица, която се движи по траекторията, е много трудна.

Орбитата му е малка и скоростта почти прилича на светлинен лъч, така че е по-правилно да се третира електрон заедно с орбитата му като някаква отрицателно заредена сфера.

Членове на атомното семейство

Всички атоми се състоят от 3 съставни елемента: протони, електрони и неутрони.

Протона е основният строителен материал на ядрото. Теглото му е равно на атомната единица (масата на водородния атом) или 1,67 ∙ 10^-27 kg в системата SI. Частта е положително заредена и нейният заряд е взет като единство в система от елементарни електрически заряди.

Неутронът е протонен близнак по маса, но изобщо не се начислява.

Двете частици, изброени по-горе, се наричат ​​нуклиди.

Електронът е противоположният протон в заряда (елементарното зареждане е минус-1). Но тук теглото на електрона се изпомпва, масата му е едва 9.12 ∙ 10^-31 кг, което е почти 2000 пъти по-лек от протон или неутрон.

Как са "виждали"

Как е възможно да се разбере структурата на атома, дори ако най-напредналите технически средства не позволяват и в краткосрочен план няма да позволи да се получат изображения на съставните частици. Как учените знаят броя на протоните, неутроните и електроните в ядрото и тяхното местоположение?

Предположението за планетарно подреждане на атоми е направено въз основа на резултатите от бомбардирането на тънко метално фолио от различни частици. Фигурата ясно показва колко различни елементарни частици взаимодействат с материята.

Броят на електроните, които преминават през метала, е нулев в експериментите. Това се обяснява просто: отрицателно заредени електрони отблъскват от електронни черупки от метал, които също имат отрицателен заряд.

На прозореца преминава лъч протони (заряд +), но с "загуби". Частта е била отблъсната от ядрата, уловени по пътя (вероятността за такива удари е много малка), частта се отклонява от оригиналната траектория, летяща твърде близо до едно от ядрата.

Най-ефективните от гледна точка на преодоляването на метала са неутроните. Неустойно заредените частици се губят само в случай на директно сблъскване с ядрото на веществото, като 99,99% от неутроните преминават безопасно през дебелината на метала. Между другото, размерът на ядрата на тези или други химични елементи може да бъде изчислен точно въз основа на броя на неутроните на входа, а не на изхода.

Въз основа на получените данни е изградена доминиращата теория за структурата на материята, която успешно обяснява повечето от въпросите.

Какво и колко

Броят на електроните в атома зависи от номерата. Така че в атома на обикновения водород има само един протон. Един електронен се върти на орбита. Следващият елемент на периодичната таблица - хелият е малко по-сложен. Неговото ядро ​​се състои от два протона и два неутрона и по този начин има атомна маса 4.

С нарастването на нарастващия брой се увеличава размерът и масата на атома. Поредният номер на химическия елемент в периодичната таблица съответства на ядрения заряд (броя на протоните в него). Броят на електроните в атома е равен на броя на протоните. По този начин, водещият атом (пореден номер 82) има 82 протона в своето ядро. На орбитите около ядрото има 82 електрона. За да се изчисли броят на неутроните в ядрото, е достатъчно да се извади броят на протоните от атомната маса:

207 - 82 = 125.

Защо те винаги са петдесет и петдесет

Всяка система в нашата вселена се стреми към стабилност. Приложен на атома, това се изразява в неговата неутралност. Ако си представим за момент, че всички атоми във Вселената, без изключение, имат различен заряд с различни размери с различни знаци, можем да си представим какъв ще бъде хаосът в света.

Но тъй като броят на протоните и електроните в един атом е равен, окончателното зареждане на всяка "тухла" е нула.

Броят на неутроните в атома е независимо количество. Освен това, атомите на същия химически елемент могат да имат различен брой от тези частици с нулева заряд. например:

• 1 протон + 1 електрон + 0 неутрона = водород (атомна маса 1);
• 1 протон + 1 електрон + 1 неутрон = деутерий (атомна маса 2);
• 1 протон + 1 електрон + 2 неутрона = тритий (атомна маса 3).

В този случай броят на електроните в атома не се променя, атомът остава неутрален, масата му се променя. Такива вариации на химическите елементи обикновено се наричат ​​изотопи.

Атомът винаги ли е неутрален?

Не, не винаги броят на електроните в атома е равен на броя на протоните. Ако атом не може да "отнеме" електрона за известно време, няма да има такова нещо като галванизъм. На атом, както и при всеки друг въпрос, можете да работите.

Под влиянието на достатъчно силно електрическо поле от външния слой на атома един или повече електрони могат да отлетят. В този случай частица от материя престава да бъде неутрална и се нарича йон. Тя може да се движи в газова или течна среда, носеща електрически заряд от един електрод в друг. По този начин електричният заряд в акумулаторите се съхранява, а също и най-фините филми, направени от един метал върху повърхността на други (позлатяване, сребро, хромиране, никелиране и др.).

Броят на електроните също е нестабилен в металите-проводници на електрически ток. Електроните на външните слоеве, така или иначе, ходят от атом на атом, носейки електрическа енергия по протежение на проводника.