17. Дізнаємось про електричний заряд - Засєкіна

• Назад до змісту

Думай

Які частинки атома мають негативний заряд, а які — позитивний? Де вони розташовані? Чи всі частинки атома мають електричний заряд?

Негативний заряд мають електрони, а позитивний — протони. Протони разом із нейтронами знаходяться в ядрі атома, а електрони обертаються навколо ядра. Не всі частинки мають заряд; нейтрони, наприклад, електрично нейтральні.

Який фізичний зміст порядкового номера хімічного елемента?

Порядковий номер елемента в Періодичній системі відповідає кількості протонів у ядрі його атома. Оскільки атом нейтральний, то цей номер також дорівнює кількості електронів.

Що таке елементарний електричний заряд? Яке його значення?

Елементарний електричний заряд — це найменше можливе значення заряду, яке може мати частинка. Цей заряд має електрон, і його значення дорівнює $e = -1,6 \cdot 10^{-19}$ Кл. Заряд протона такий самий за величиною, але позитивний.

Як можна довести вислів: електричний заряд — це природна властивість електрона?

Доказом є те, що явища притягання та відштовхування, які ми спостерігаємо в природі (наприклад, коли наелектризований гребінець притягує волосся), викликані саме електронами. Оскільки ці взаємодії пов’язані з електронами, то заряд є їхньою невід’ємною природною властивістю.

Які зміни відбуваються з атомом, якщо він: а) втрачає електрон; б) отримує електрон?

Якщо атом втрачає або приєднує електрон, він перетворюється на йон — електрично заряджену частинку.

а) Втрачаючи електрон (негативний заряд), атом стає позитивним йоном, бо в ньому тепер більше протонів, ніж електронів.

б) Отримуючи додатковий електрон, атом стає негативним йоном, оскільки кількість електронів починає переважати кількість протонів.

Чи може тіло мати заряд $+4,8 \cdot 10^{-19}$ Кл, $-8,1 \cdot 10^{-19}$ Кл, або $+3,2 \cdot 10^{-17}$ Кл? Чому?

Заряд будь-якого тіла має бути кратним (тобто ділитися націло) елементарному заряду, величина якого становить $e = 1,6 \cdot 10^{-19}$ Кл.

• Заряд $+4,8 \cdot 10^{-19}$ Кл можливий, тому що він дорівнює трьом елементарним зарядам: $\dfrac{4,8 \cdot 10^{-19}}{1,6 \cdot 10^{-19}} = 3$.
• Заряд $-8,1 \cdot 10^{-19}$ Кл неможливий, тому що він не ділиться націло на елементарний заряд: $\dfrac{8,1 \cdot 10^{-19}}{1,6 \cdot 10^{-19}} = 5,0625$.
• Заряд $+3,2 \cdot 10^{-17}$ Кл можливий, оскільки він дорівнює 200 елементарним зарядам: $\dfrac{3,2 \cdot 10^{-17}}{1,6 \cdot 10^{-19}} = 200$.

Дій

РОЗВ’ЯЖИ ЗАДАЧІ

1. Якій кількості електронів відповідає заряд –8 · 10⁻¹³ Кл?

Щоб знайти кількість електронів, потрібно розділити загальний заряд на заряд одного електрона ($e \approx -1,6 \cdot 10^{-19}$ Кл).

Таким чином, цей заряд відповідає $5 \cdot 10^6$ електронів.

2. У ядрі атома Аргентуму 107 частинок. Навколо ядра обертаються 47 електронів. Скільки в ядрі цього атома нейтронів і протонів?

Оскільки атом у звичайному стані є електрично нейтральним, кількість протонів у ядрі дорівнює кількості електронів. Отже, в ядрі є 47 протонів.

Кількість нейтронів можна знайти, віднявши кількість протонів від загальної кількості частинок у ядрі: $107 - 47 = 60$. Отже, в ядрі міститься 60 нейтронів.

3. У ядрі атома Цинку 65 частинок, з них 30 протонів. Скільки нейтронів в ядрі і скільки електронів обертаються навколо ядра цього атома?

В ядрі атома Цинку міститься 35 нейтронів (65 частинок – 30 протонів), а навколо ядра обертаються 30 електронів (оскільки атом є нейтральним).

4. Накресли схематичне зображення позитивного йона Літію й атома Літію.

Атом Літію має в ядрі 3 протони, а навколо нього обертаються 3 електрони. Позитивний йон Літію утворюється, коли атом втрачає один електрон, тому він має 3 протони в ядрі та 2 електрони, що обертаються навколо нього.

5. Установи відповідність між схематичним зображенням (А–В) та назвою частинки речовини (1–4) (мал. 17.5).

Відповідність є такою:

• А — 1 (Позитивний йон Гідрогену, бо є лише ядро без електрона).
• Б — 2 (Атом Гідрогену, бо кількість протонів і електронів однакова).
• В — 4 (Негативний йон Гідрогену, бо є один зайвий електрон).

6. На малюнку 17.6 зображено електричну взаємодію однієї великої і двох маленьких металевих кульок. Які заряди мають маленькі кульки, якщо велика куля заряджена позитивно?

а) позитивний заряд. Однойменно заряджені тіла відштовхуються

б) негативний заряд. Притягується до позитивної великої.