Химия

Атом имеет сложное строение. Это подтверждается:

• явлением электролиза;
• наличием катодных лучей (т.е. потока электронов);
• явлением радиоактивности;
• явлением фотоэффекта, т.е. испусканием электронов металлами при облучении их поверхности светом.

Э. Резерфорд (1911) предложил так называемую ядерную, или планетарную, модель строения атома. Основные положения этой модели:

1) в центре атома находится положительно заряженное ядро, занимающее ничтожно малую часть атома (при диаметре атома порядка 10⁻⁸ см диаметр ядра примерно в 100 000 раз меньше);

2) вокруг ядра по замкнутым орбитам (как планеты вокруг Солнца) вращаются отрицательно заряженные электроны;

3) почти вся масса атома (99,96 %) сосредоточена в ядре;

4) изолированный атом (атом в составе простого вещества) в целом электронейтрален, так как положительный заряд ядра скомпенсирован отрицательным зарядом электронов (число протонов равно числу электронов).

Согласно современным представлениям ядра атомов состоят из протонов и нейтронов. Общее название протонов и нейтронов — нуклоны.

Силы, удерживающие нуклоны в ядре, называются ядерными. Особенность ядерных сил в том, что они являются близкодействующими (равны нулю на расстояниях  10⁻¹¹ м) и значительно превышают гравитационные и даже кулоновские силы. Кулоновскими электростатическими называются силы притяжения или отталкивания электрических зарядов. Эти силы лежат в основе химической связи и межмолекулярного взаимодействия. Поскольку энергия ядерных сил во много раз превышает энергию химических связей, то в химических реакциях ядра атомов не разрушаются.

Протоны, нейтроны и электроны называются элементарными или фундаментальными (субатомными) частицами атома. Некоторые характеристики данных частиц представлены в табл. 2.1.

Примечания: 1. Относительный заряд частиц дан в элементарных электрических зарядах (т.е. за единицу принят заряд электрона). 2. В химических расчетах массой электрона пренебрегают: m _a(Ca) = m(Ca²⁺); $m\left({\text{SO}}_3\right)=m\left({\text{SO}}_3^{2-}\right)$ и т.п.

При обозначении элементарных частиц слева внизу от их символа указывают относительный заряд, а слева вверху — относительную массу; условно относительную массу электрона считают равной нулю.

Число протонов в ядре обозначается буквой Z и называется протонным числом.

Протонное число соответствует порядковому (атомному) номеру элемента в периодической системе и равно числу протонов в ядре атома.

Суммарное число протонов Z и нейтронов N в атоме называется массовым или нуклонным числом A:

A = N + Z. (2.1)

Формулу (2.1) часто используют для нахождения числа нейтронов в атоме:

N = A − Z. (2.2)

Если атом электронейтрален, то число протонов в ядре (протонное число) равно числу электронов в электронной оболочке:

N(p) = Z = N(e).