Современная модель строения атома

Атом – химически неделимая частица, по современным представлениям слож­ная электромагнитная система, состоящая из ядра и электронной оболочки. Ядро состоит из протонов*** и нейтронов****, имеющих общее название нуклоны (от лат. nucleus – ядро), и субъядерных* частиц.

Квантово-механическая модель атома (1926 г.) описывает состояние атома посредством математических функций.

Протон – положительно заряженная частица – представляет собой ядро атома самого лёгкого нуклида водорода ¹Н (протия) и имеет массу 1,67 · 10^-27кг (1,0073 а.е.м.*) и положительный за­ряд 1,6 · 10^–19 Кл**. равный заряду электрона. Нейтрон имеет примерно такую же массу (1,0087 а.е.м.), но лишён заряда, электронейтрален.

Относительная масса протона и нейтрона принимается равной 1 а. е. м. Обозначаются эти частицы так: – протон, – нейтрон (индекс слева вверху обозначает массу, а внизу – заряд). Число протонов равно заряду ядра, числу электронов в атоме и номеру элемента в Периодической системе Д. И. Менделеева, а число нейтронов (N) равно разности между массовым числом А и номером элемента N = A – Z.

Электрон ē – элементарная частица со свойствами волны (корпускулярно-волновой дуализм), его масса покоя в ~1836 раз меньше массы протона – 9,11 · 10^–31 кг. Электроны в атомах формируют электронные оболочки, называемые также энергетическими уровнями.

Атом электронейтрален, так как число электронов в нём равно числу протонов. С помощью Периодической системы элементов Д.И.Менделеевв, можно легко определить число нуклонов и электронов в атомах элементов.

Например, элемент натрий Na имеет порядковый номер 11 и атомную мас­су 23. Следовательно, ядро его атома состоит из 11 протонов и 12 нейтро­нов (23 – 11 = 12), вокруг ядра движется 11 электронов.

Совокупность * (вид) атомов с определённым зарядом ядра (то есть числом протонов в нём) называется химическим элементом.

В ядрах атомов одного и того же элемента может содержать­ся при одинаковом числе протонов разное число нейтронов. Та­кие атомы имеют одинаковый заряд ядра и, следовательно, одинаковое число электронов, но различную массу.

Вид атомов одного элемента с определённым числом нейтронов, а следовательно, и массовым числом называется нуклидом.

Нуклиды обозначают символом элемента и массовым числом – ^АЭилис дополнительным указанием номера элемента (числа протонов) Э.Другая форма записи нуклидов – название элемента с указанием массового числа, например, углерод–12. Если массовое число не указано, то подразумеваются все природные изотопы данного элемента.

Разновидности атомов одного и того же элемента с разным числом нейтронов, а следовательно, и массовым числом, называются изотопными нуклидами или просто изотопами (от греч. isos – равный и tόpos – место), так как занимаютодноместо в Периодической системе элементов Д. И. Менделеева.

Количество изотопов всех элементов превышает 2 600. Максимальное число изотопов – десять – у олова. Есть и элементы-одиночки, представленные всего одним нуклидом: Be, F, Na, Al, P и др.

Таким образом, изотопы – это семейство нуклидов данного химического элемента. Например, ¹Н, ²Н и ³Н [ Н (протий), Н (D – дейтерий) и Н (Т – тритий)] – изотопы, но водород–1 (¹Н, или Н) – нуклид. Искусственно получены сверхтяжёлые нуклиды водорода ⁴Н и ⁵Н).[1]

Относительная атомная масса элемента равна среднему значению из мас­с всех его природных нуклидов с учётом их распростра­нённости.

Например, элемент хлор имеет два природных нуклида: ³⁵С1 – 75,7 % и ³⁷Cl – 24,2 %, поэтому относи­тельная атомная масса (А_отн., или A_r) хлора приблизительно равна 35 · 0,757 + 37 · 0,242 = 35,45*.

При химическом взаимодействии атомов их ядра ос­таются без изменения, а строение внешних электронных оболочек изменяется вследствие перераспределения электро­нов между атомами. Способность атомов элемента отдавать или присоединять электроны, зависящая от заряда ядра, строения электронной оболочки и радиуса атома (раздел 3.1.), определяет химические свойства данного элемента.

Электронная оболочка атома – это пространство вокруг атомного ядра, в котором находятся принадлежащие атому электроны.

Электроны в оболочке атома с примерно равной энергией относятся к данному энергетическому уровню, который называется также электронным слоем.

Энергетические уровни (электронные слои) нумеруются по возрастанию энергии и обозначаются буквами К, L, М, N и т. д. на основании более тонких различий энергии электронов они разделяют на подуровни (подслои).