Глава 2. Строение и свойства атомов.

По современным представлениям атомы всех химических эле­ментов имеют одинаковую структуру. Они состоят из положительно заряженного ядра, где сосредоточена практически вся масса атома (99,9%), и отрицательно заряженных электронов, вращающихся во­круг ядра по круговым орбитам. Располагаясь в зависимости от энер­гетического состояния на различных расстояниях от ядра, электро­ны образуют электронные слои, а внутри слоя они распределяются по электронным оболочкам.

Ядро атома состоит из нуклонов — положительно заряженных протонов и электрически нейтральных нейтронов, по массе они при­мерно равны.

Атом химического элемента характеризуется атомной массой М (массовым числом) и атомным номером Z (зарядом ядра) химичес­кого элемента в Периодической системе элементов Д.И. Менделее­ва. Общий символ для обозначения ядра - Х, где X — символ хи­мического элемента. Атомный номер Z равен количеству протонов в ядре, при этом количество нейтронов в ядре N = М - Z. Атомный номер Z при символе химического элемента может и не указываться.

Ядра с одинаковыми числами Z, но разными М и N называют изотопами. Изотопы, обладающие радиоактивностью, называются радиоизотопами. Например: йод-125, йод-129, йод-131 и т.п. Атомы с изотопными ядрами имеют одинаковые химические свойства. Тер­мин «изотопы» следует применять только в тех случаях, когда речь идет об атомах (ядрах) одного и того же элемента.

Ядра атомов (по другим определениям — атомы) разных хими­ческих элементов имеют общее название — нуклиды. Нуклиды, об­ладающие радиоактивностью, называются радионуклидами. Напри­мер, стронций-90, йод-131, цезий-137 и т.п. Под термином «радио­нуклид» понимают также некоторое радиоактивное вещество, когда говорят, например, что масса радионуклида составляет столько-то граммов, килограммов и т.д. Термины «радиоизотоп» и «радионук­лид» часто используются как синонимы.

Состояние атомов, при котором число обращающихся вокруг ядра электронов равно числу протонов, называется основным (нор­мальным). Атом в этом случае электрически нейтрален.

Энергия связи электронов атоме тем меньше, чем на более уда­ленной от ядра оболочке он находится. Если один или несколько электронов оторвать от электронной оболочки, приложив соответ­ствующую энергию, произойдет ионизация атома, в результате ко­торой атом станет положительно заряженным ионом. Если атом, на­оборот, присоединяет электрон, он превращается в отрицательно за­ряженный ион.

Если энергия внешнего воздействия недостаточна для ионизации атома, электрон может быть переведен на более удаленную от ядра оболочку. Такой атом называется возбужденным. При переходе в невозбужденное состояние, т.е. когда освободившееся вакантное место на электронной оболочке занимает другой электрон, избыток энергии, равный энергии возбуждения, испускается в виде одного или нескольких квантов фотонного излучения.

Химические свойства атомов определяются внешними (валент­ными) электронами. При химических превращениях происходит перестройка внешних оболочек атома, обусловленная отдачей или присоединением валентных электронов. При ядерных превращениях происходит переход одних ядер в другие в результате либо ядерных реакций деления и синтеза, либо радиоактивного распада, вызван­ного неустойчивостью атомных ядер [1].