5.1. Ядро атома

Зa сучасною теорією атом – електронейтральна система, що складається з позитивно зарядженого ядра та негативно зарядженої оболонки.

Ядро (синонім. – нуклід) – це центральна позитивно заряджена частина атома, в якій зосереджена його маса.

Розмірі ядра в десятки тисяч разів менші за розміри атома (діаметри атома та ядра – 10^-10м та 10^-14- 10^-15м). Ядро складається з нуклонів – протонів та нейтронів.

Протон - це частка з масою спокою 1,6726485 х 10^-27 кг (1,0073 а.о.м.) і позитивним зарядом, абсолютне значення якого становить 1,602 х 10^-19Кл, або 1 в одиницях елементарного електричного заряду.

Позначення протона: ₁¹р. Верхній індекс означає масу в атомних одиницях маси, нижній – абсолютне значення заряду в одиницях елементарного електричного заряду.

Нейтрон – електронейтральна частка з масою спокою 1,6749543 х 10^-27кг (1,0087 а.о.м.).

Позначення нейтрона: 01n. Верхній індекс означає масу в атомних одиницях маси, нижній – абсолютне значення заряду в одиницях елементарного електричного заряду.

Нейтрон пов'язаний з протоном співвідношенням: ₀¹n  ₁¹p + e^- . Електрони не входять до складу ядра, але, як відомо, під час ∞-розпаду ядро випромінює електрони, які там утворюються за наведеним співвідношенням. Так виникає новий хімічний елемент, порядковий номер якого більший на одиницю за порядковий номер елемента, з котрого він утворюється, наприклад:

₉₂²³⁹U à ₉₃²³⁹Np +e^-

Електрон – частка з масою спокою 9,109534 х 10^-31кг і негативним зарядом, абсолютне значення якого дорівнює 1,602 х 10^-19Кл.

Саме заряд електрона був прийнятий за одиницю елементарного електричного заряду. У цих одиницях заряд електрона – 1. Маса електрона менша за масу протона в 1 836 разів і менша за масу нейтрона в 1 840 разів. Заряди протона та електрона мають однакове абсолютне значення та різні знаки (+1 і -1), тому в електронейтральному атомі число електронів дорівнює числу протонів.

Протони, електрони, нейтрони – це елементарні частки. Зараз відомо близько двохсот елементарних часток, які мають різні властивості (масу, заряд та ін.).

Число протонів і нейтронів у ядрі (як і число електронів в електронній оболонці) можна визначити за розташуванням хімічного елемента в періодичній системі.

Заряд ядра атома (його абсолютне значення) – дорівнює порядковому номеру Z елемента в періодичній системі. Водночас заряд ядра визначається сумарним зарядом усіх заряджених часток, з яких воно складається (протонів).

Оскільки заряд протона дорівнює +1, число протонів у ядрі дорівнює порядковому номеру Z елемента в періодичній системі. Заряд ядра (число протонів у ядрі) всіх атомів певного елемента – величина постійна – головна кількісна характеристика цього елемента.

Як випливає з визначення ядра, в ньому зосереджена майже вся маса атома, хоча його розміри приблизно в 10⁴ разів менші за розміри атома.

На відміну від заряду ядра маса окремих атомів одного й того ж хімічного елемента може мати різні значення. Такі атоми називаються ізотопами.

Саме тому відносна атомна маса як кількісна характеристика елемента не має першорядного значення.