24. Склад атомів

• До змісту відповідей

Вправа 24.2 Схарактеризуйте субатомні частинки, доповнивши таблицю.

Вправа 24.3 Доповніть речення

Число протонів в ядрі атома дорівнює заряду ядра атома.

Число електронів в атомі дорівнює числу протонів.

Число нейтронів в ядрі атома можна визначити за різницею між масовим числом і протонним числом.

Запишіть символи, якими позначають:

• нуклонне (масове) число: $A$
• протонне число: $Z$
• заряд ядра атома: $Z$
• нейтронне число: $N$

Вправа 24.4 Порівняння понять (Діаграми Венна).

а) «атом» і «хімічний елемент»

• Атом (відмінне): Найменша частинка речовини, має масу, розмір та складну будову. Зберігається та перегруповується під час хімічних реакцій.
• Хімічний елемент (відмінне): Абстрактне поняття для класифікації видів атомів. Занесений до Періодичної системи.
• Спільне: Обидва поняття описують мікросвіт і пов’язані із зарядом ядра.

б) «електрон» і «протон»

• Електрон (відмінне): Має негативний заряд (-1), найлегший за масою, утворює електронну оболонку атома.
• Протон (відмінне): Має позитивний заряд (+1), маса приблизно 1 а.о.м., міститься в ядрі.
• Спільне: Субатомні частинки, складові атома.

в) «протон» і «нейтрон»

• Протон (відмінне): Позитивно заряджений (+1).
• Нейтрон (відмінне): Електрично нейтральний (заряд 0).
• Спільне: Знаходяться в ядрі (нуклони), мають майже однакову масу (близько 1 а.о.м.).

Вправа 24.5 Характеристика нуклідів Гідрогену.

Вправа 24.6 У таблиці наведено склад атомних ядер деяких нуклідів. Визначте, як нукліди наведено, та запишіть їхні символи.

Вправа 24.7 Заповніть таблицю.

Вправа 24.8 Визначте характеристики нуклідів.

• ${}^{17}\text{O}$: $p=8,\ n=9,\ e^-=8$
• ${}^{14}\text{C}$: $p=6,\ n=8,\ e^-=6$
• ${}^{137}\text{Cs}$: $p=55,\ n=82,\ e^-=55$
• ${}^{130}\text{I}$: $p=53,\ n=77,\ e^-=53$
• ${}^{19}\text{F}$: $p=9,\ n=10,\ e^-=9$
• ${}^{56}\text{Fe}$: $p=26,\ n=30,\ e^-=26$
• ${}^{39}\text{K}$: $p=19,\ n=20,\ e^-=19$
• ${}^{206}\text{Pb}$: $p=82,\ n=124,\ e^-=82$

Вправа 24.9 Заповнення таблиці параметрів елементів.

Вправа 24.10 Запишіть символи нуклідів.

а) Натрію, який містить стільки нейтронів, що й нуклід ${}^{24}\text{Mg}$.

Пояснення:

Число нейтронів у $^{24}\text{Mg}$: $24 - 12 = 12$.

Для Натрію (Z=11): A = 11 + 12 = 23.

б) Оксигену, який містить стільки нейтронів, що й нуклід ${}^{13}\text{C}$.

Пояснення:

Число нейтронів у $^{13}\text{C}$: 13 - 6 = 7.

Для Оксигену (Z=8): A = 8 + 7 = 15.

Вправа 24.11 Із наведеного списку випишіть окремо:

а) ізотопи (однаковий заряд Z): Карбону: ${}^{14}_{6}\text{C}, {}^{12}_{6}\text{C}$. Оксигену: ${}^{16}_{8}\text{O}, {}^{15}_{8}\text{O}$. Нітрогену: ${}^{14}_{7}\text{N}, {}^{15}_{7}\text{N}$

б) нукліди з однаковим нейтронним числом (N=8): ${}^{16}_{8}\text{O}$ (16 - 8 = 8), ${}^{14}_{6}\text{C}$ (14 - 6 = 8), ${}^{15}_{7}\text{N}$ (15 - 7 = 8)

в) нукліди з однаковим нуклонним числом (А=14): ${}^{14}_{6}\text{C}$, ${}^{14}_{7}\text{N}$

Вправа 24.12 У молекулі води можуть міститися різні нукліди Гідрогену (1Н, 2Н, 3Н) та Оксигену (16О, 17О, 18О). Тому існують молекули води з різною відносною молекулярною масою. Запишіть формули молекул води з різним складом.

З ¹⁶O:

• ¹H₂¹⁶O
• ¹H²H¹⁶O
• ¹H³H¹⁶O
• ²H₂¹⁶O
• ²H³H¹⁶O
• ³H₂¹⁶O

З ¹⁷O:

• ¹H₂¹⁷O
• ¹H²H¹⁷O
• ¹H³H¹⁷O
• ²H₂¹⁷O
• ²H³H¹⁷O
• ³H₂¹⁷O

З ¹⁸O:

• ¹H₂¹⁸O
• ¹H²H¹⁸O
• ¹H³H¹⁸O
• ²H₂¹⁸O
• ²H³H¹⁸O
• ³H₂¹⁸O

а) за складом: 18 різновидів молекул.

б) за масою: 7 варіантів маси (від 18 до 24 а.о.м.).

Вправа 24.13 Прочитайте завдання № 320 у підручнику на с. 236 і дайте відповіді на запитання.

Яке значення золотої фольги й а–частинок для проведення цього експерименту?

Альфа-частинки, що мають позитивний заряд, використовували для бомбардування атомів золотої фольги, щоб дослідити їхню внутрішню будову через взаємодію зарядів.

Чому важливо було використовувати саме тонку золоту фольгу?

Фольга мала бути максимально тонкою, щоб альфа-частинки проходили крізь шар товщиною всього в кілька атомів і не застрягали в ній.

Які результати експерименту були несподіваними?

Вчених здивувало, що хоча більшість частинок пролітали вільно, деякі з них різко відхилялися від прямого шляху, а окремі одиниці навіть відбивалися назад.

Чому більшість а–частинок пройшли крізь фольгу без відхилення?

Це довело, що атом здебільшого складається з порожнечі, а його позитивний заряд і маса зосереджені в дуже малій точці — ядрі.

Як можна пояснити той факт, що деякі а–частинки відхилялися під великими кутами або навіть поверталися назад?

Ці частинки пролітали надто близько до ядра або влучали прямо в нього. Оскільки і ядро, і альфа-частинка мають позитивний заряд, вони сильно відштовхувалися.

Чим планетарна модель атома Е. Резерфорда відрізняється від моделі Дж. Дж. Томсона? У чому її переваги?

У моделі Томсона («пудинг з родзинками») позитивний заряд був «розмазаний» по всьому атому. Резерфорд же довів, що позитивний заряд зібраний у крихітному ядрі в центрі, а електрони рухаються навколо нього, як планети. Ця модель змогла пояснити відхилення альфа-частинок, чого не могла зробити модель Томсона.

Як Е. Резерфорд міг перевірити достовірність отриманих даних?

Для фіксації альфа-частинок використовували рухомий екран, покритий сульфідом цинку. При влучанні частинки в екран виникав мікроскопічний спалах світла (сцинтиляція). Щоб перевірити дані та уникнути помилок, дослідники (Гейгер і Марсден) проводили підрахунок цих спалахів візуально за допомогою мікроскопа у повній темряві, змінюючи кут нахилу екрана для охоплення всієї траєкторії розсіювання.

Як результати цього експерименту пов’язані з явищами, які ми спостерігаємо у Всесвіті (наприклад, у зорях)?

Відкриття ядерної моделі атома стало ключем до розуміння фізики зір. Виявлення щільного позитивно зарядженого ядра дозволило пояснити природу термоядерних реакцій синтезу. Саме ці процеси відбуваються в надрах зір, забезпечуючи їхнє випромінювання (світіння) та утворення нових хімічних елементів у Всесвіті.