§ 25. Склад атомів

• До змісту відповідей

ДІЗНАЄТЕСЯ, ЗРОЗУМІЄТЕ, ВИКОРИСТАЄТЕ

Які моделі атома відображають його будову?

Будову атома відображають модель Томсона («пудинг із родзинками»), планетарна (ядерна) модель Резерфорда та сучасна квантово-механічна модель (зокрема, модель Нільса Бора). У підручнику (§ 4, 5) основна увага приділяється сучасним уявленням, де атом складається з позитивно зарядженого ядра та електронної оболонки.

Як визначають кількісний склад атома?

Кількісний склад атома визначають за його порядковим номером (протонним числом) у періодичній системі, який вказує на кількість протонів ($p^+$) та електронів ($e^-$). Кількість нейтронів ($n^0$) обчислюють як різницю між нуклонним числом ($A$) та протонним числом ($Z$): $N(n^0) = A - Z$.

ДОСЛІДІТЬ

За матеріалами з інтернету з’ясуйте, яку назву отримала модель атома Томсона.

Модель атома Томсона отримала назву «пудинг із родзинками» (або «кекс із родзинками»), оскільки вона описувала атом як позитивно заряджену сферу, в яку вкраплені негативно заряджені електрони.

ЗАВДАННЯ

1. Укажіть кількість протонів та електронів в атомах Гідрогену і Карбону.

Атом Гідрогену ($H$) має порядковий номер 1, тому він містить 1 протон і 1 електрон. Атом Карбону ($C$) має порядковий номер 6, тому він містить 6 протонів та 6 електронів.

2. Модель атома якого хімічного елемента зображено на малюнку? (За умови, що на малюнку зображено ядро і два електрони навколо нього).

Якщо на схемі зображено атом із двома електронами, це модель атома Гелію ($He$), оскільки порядковий номер Гелію — 2.

3. Назвіть хімічний елемент, атом якого має стільки електронів, скільки планет у Сонячній системі.

У Сонячній системі 8 планет. Хімічним елементом із порядковим номером 8 (і відповідно 8 електронами) є Оксиген ($O$).

Назвіть значення протонних чисел атомів Флуору і Натрію.

Протонне число (порядковий номер) атома Флуору ($F$) дорівнює 9, а атома Натрію ($Na$) — 11.

Скільки нейтронів в атомі Берилію?

Нуклонне число Берилію ($Be$) — 9, протонне число — 4. Кількість нейтронів обчислюється як $9 - 4 = 5$. Отже, в атомі Берилію 5 нейтронів.

Визначте кількості нейтронів в атомах Флуору і Натрію.

Для Флуору ($F$, $A \approx 19$, $Z=9$): $N(n^0) = 19 - 9 = 10$.
Для Натрію ($Na$, $A \approx 23$, $Z=11$): $N(n^0) = 23 - 11 = 12$.

Запишіть формулу, за якою можна обчислити кількість нейтронів в атомі хімічного елемента з двадцяти зазначених вище, використавши його відносну атомну масу.

Для перших 20 елементів нуклонне число $A$ чисельно збігається з округленою відносною атомною масою $A_r$. Формула для обчислення кількості нейтронів:
$N(n^0) = A_r - Z$
де $Z$ — протонне число (порядковий номер) елемента.

ВИОКРЕМЛЮЄМО ОСНОВНЕ

Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, запишіть у зошиті висновки про моделі атома і склад атомів.

Атом — це електронейтральна частинка, що складається з позитивно зарядженого ядра та негативно заряджених електронів. Ядро містить протони ($p^+$) і нейтрони ($n^0$), які разом називають нуклонами. Кількість протонів дорівнює порядковому номеру елемента і кількості електронів. Маса атома зосереджена в ядрі.

Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа і поставте його своїм однокласникам / однокласницям. Порівняйте свою і їхні відповіді та оцініть їх.

Приклад запитання: «Чому електрони не падають на ядро, хоча вони притягуються до нього?»
Правильна відповідь: Електрони рухаються навколо ядра з високою швидкістю, що компенсує силу електростатичного притягання.

ВАШІ ДОСЯГНЕННЯ І ВІДКРИТТЯ

267. Які частинки є складниками атомів? Чим вони різняться? Який склад атомного ядра?

Складниками атомів є протони, нейтрони та електрони.

• Протони ($p^+$): мають заряд $+1$, відносну масу 1.
• Нейтрони ($n^0$): не мають заряду (0), відносна маса 1.
• Електрони ($e^-$): мають заряд $-1$, маса мізерно мала (1/1836 маси протона).
  Атомне ядро складається з протонів і нейтронів (нуклонів).

268. Яких частинок у будь-якому атомі однакова кількість?

У будь-якому електронейтральному атомі кількість протонів завжди дорівнює кількості електронів.

269. Чи існують атоми, у яких немає: а) протонів; б) електронів; в) нейтронів?

а) Атомів без протонів не існує (протони визначають заряд ядра і тип елемента).
б) Атомів без електронів не існує (без електронів це був би катіон, а не атом).
в) Атоми без нейтронів існують — це легкий ізотоп Гідрогену (Протій, $^1_1H$), ядро якого складається лише з одного протона.

ВИКОНАЙМО ВПРАВУ

270. Заповніть порожні клітинки в таблиці:

271. Запишіть символи елементів Мангану, Ауруму і Бісмуту разом із відповідними протонними та нуклонними числами.

Використовуючи округлені відносні атомні маси:

• Манган: $^{55}_{25}\text{Mn}$
• Аурум: $^{197}_{79}\text{Au}$
• Бісмут: $^{209}_{83}\text{Bi}$

АНАЛІЗУЙМО

272. Розмістіть символи хімічних елементів Si, В, N, Cl за збільшенням кількості електронів у їхніх атомах.

Кількість електронів відповідає порядковому номеру: $B$ (5), $N$ (7), $Si$ (14), $Cl$ (17).
Відповідь: $B, N, Si, Cl$.

ПОМІРКУЙМО

273. Укажіть у переліку хімічний елемент, в атомі якого міститься найменша кількість протонів: C, Mg, K, Ar.

Порядкові номери (кількість протонів): $C$ (6), $Mg$ (12), $K$ (19), $Ar$ (18).
Відповідь: Карбон ($C$).

274. Укажіть у переліку хімічний елемент, атом якого має найбільшу кількість нейтронів: Sc, As, Mn.

Обчислимо кількість нейтронів ($N = A - Z$):

• Скандій ($Sc$): $45 - 21 = 24$
• Арсен ($As$): $75 - 33 = 42$
• Манган ($Mn$): $55 - 25 = 30$
  Відповідь: Арсен ($As$).

ПОМІРКУЙМО

275. Назвіть хімічний елемент, в атомі якого містяться 42 заряджені частинки.

Зарядженими частинками в атомі є протони та електрони. В електронейтральному атомі їх кількість однакова ($N(p^+) = N(e^-)$).
Отже, $2 \cdot N(p^+) = 42 \Rightarrow N(p^+) = 21$.
Елемент із порядковим номером 21 — Скандій ($Sc$).

РОЗВ’ЯЗУЙМО ЗАДАЧУ

276. Обчисліть кількість електронів, які містяться в маленькому шматочку графіту масою 12 мг.

1. Графіт — це проста речовина Карбону ($C$). Молярна маса $M(C) = 12 \text{ г/моль}$.
2. Переведемо масу в грами: $12 \text{ мг} = 0{,}012 \text{ г}$.
3. Обчислимо кількість речовини:
   $n(C) = \dfrac{0{,}012 \text{ г}}{12 \text{ г/моль}} = 0{,}001 \text{ моль}$
4. Обчислимо кількість атомів Карбону:
   $N(C) = n \cdot N_A = 0{,}001 \cdot 6{,}02 \cdot 10^{23} = 6{,}02 \cdot 10^{20} \text{ атомів}$
5. Один атом Карбону (№ 6) містить 6 електронів.
6. Загальна кількість електронів:
   $N(e^-) = 6 \cdot 6{,}02 \cdot 10^{20} = 3{,}612 \cdot 10^{21}$
   Відповідь: $3{,}612 \cdot 10^{21}$ електронів.

ФОРМУЙМО СЛОВНИЧОК

277. Випишіть ключові слова і словосполучення з тексту параграфа для укладання двомовного словничка.

• Атом — Atom
• Ядро — Nucleus
• Електрон — Electron
• Протон — Proton
• Нейтрон — Neutron
• Нуклони — Nucleons
• Протонне число — Proton number
• Нуклонне число — Nucleon number
• Хімічний елемент — Chemical element

ОЦІНЮЙМО СВОЇ ЗНАННЯ

278. Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.