1.Строение атома и его ядра. Зарядное и массовое число атома. Изотопы и изобары. Энергия связи.

Атом – это наименьшая частица хим-го эл-та. Он состоит из положит. Заряженного ядра, вокруг кот. Вращаются отрицательно заряженные частицы – электроны, составляющие электронную оболочку атома.

Электрон – это элементарная частица с массой покоя, равной 9,1*10^-31 кг Заряд электрона с=1,602*10^-19Кл.

Возбужденный атом неустойчив, поэтому он через очень короткий промежуток времени вновь возвращается в устойчивое состояние, при этом восстанавливается первоначальная структура электронной оболочки. При переходе атома в энергетически более устойчивое состояние освобождается энергия в виде фотона – элементарной частицы, электромагнитного излучения. Обычно атом нейтрален, т.к. суммарный заряд всех электронов по абсолютной величине равен заряду ядра. Если увеличить энергию, передаваемую электрону, то он может оторваться от атома, в результате чего превращается в положительно заряженный ион. Этот процесс наз-ся ионизацией.

Ядро – центральная часть атома, в которой сосредоточена практически вся масса атома и его положительный электрический заряд. Ядро сост. из протонов – положит. заряж. частиц (р) и нейтронов (n ).-частиц не имеющих заряда. Обе частицы носят название – нуклоны. Диаметр ядра сост. примерно 10^-15м. Плотность в-ва в ядре 2*10¹⁴г/см³, т.е. 1см³ядерного в-ва имеет массу 10⁸т.

Протон- элементарная частица, имеет положительный заряд. Равный по абсолютной величине заряду электрона с=1,602*10^-19 Кл и массу покоя mp=1.6726*10^-27 кг=1836me.Зарядом протонов объясняется положительный заряд ядра в целом. Нейтрон- нейтральная элементарная частица, кот не имеет электрич. заряда, но чуть тяжелее протона имеет массу покоя mp=1.6748*10^-27кг=1839me. Поэтому, хотя ядро в десятки тысяч раз меньше атома, в нем сосредоточена почти вся масса атома. Масса ядра определяется суммарным кол-вом нуклонов (протонной и нейтронов), а заряд ядра равен сумме зарядов входящих в его состав протонов. Число, равное общему кол-ву нуклонов и характеризующее массу ядра, назывется массовым числом (А) кот численно равно общему числу протонов (Z)и нейтронов (N), входящих в состав ядра А=Z+N. Заряд же ядра, выраженный в элементарных единицах, численно равен порядковому номеру элемента в периодической таблице Менделеева и наз-ся зарядовым числом ядра. Поскольку Z выражает число протонов, а \а число нуклонов в ядре, то число нейтронов в атомном ядре N=A-Z.

Атомы одного и того же эл-та с одинаковым числом протонов, но с разным числом нейтронов в ядре наз-ся изотопами. Электронные оболочки изотопов одного и того же хим. эл-та одинаковые. Поэтому изотопы имеют одинаковые хим. свойства и располагаются в одной клетке периодической таблицы Менделеева. Всего известно около 2000 естественных и искусственно полученных радиоактивных изотопов. Некоторые изотопы, встречающиеся в природе, и почти все изотопы, кот. получены искусственным путем, не могут существовать сколь угодно долго. Такие изотопы принято называть радионуклидами.

Атомные ядра с одинаковым массовым числом А и разным Z называются изобарами, а с одинаковым числом нейтронов N (N=A-Z)- изотопами.

Между нуклонами, составляющими ядро атома, действуют особого рода силы, называемые ядерными. Особенностью этих сил является то. Что они действуют лишь на очень малых расстояниях только между соседними нуклонами. Прочность ядер хар-ся энергией связи. По своей величине энергия связи равна той работе, кот. необходимо затратить для разрушения ядра на составляющие его нуклоны без придания им кинетической энергии. Такое же ко-во энергии освобождается при образовании ядра из нуклонов .Энергия связи ядра является разностью между энергией всех свободных нуклонов, составляющих ядро, и их энергией в ядре. Энергия связи нуклонов в ядре в миллионы раз превышает энергию связи атомов в молекуле. Поэтому при химических превращениях в-в атомные ядра не изменяются. К-во заключенной в в-ве энергии непосредственно связано с его массой соотношением Эйнштейна Е=m*c². где Е-энергия, заключ. в:теле Дж: m- масса микрочастиц, кг; с – скорость света в вакууме, м/с. В соответствии с этим ни масса, ни энергия не исчезают, а при соответствующих условиях переходят из одного вида в другой.

Масса покоя ядра всегда меньше суммы масс покоя слагающих его протонов и нейтронов.