Размер, состав и заряд атомного ядра. Массовое и зарядовое числа

Э. Резерфорд, предложил планетарную модель атома, согласно которой, атом состоит из положительно заряженного ядра и окружающих его электронов. Проанализировав эти опыты, Резерфорд также показал, что атомные ядра имеют размеры примерно 10^-14 – 10^-15 (линейные размеры атома примерно 10^-10).

Атомное ядро состоит из элементарных частиц — протонов и нейтронов.

Протон (р) имеет положительный заряд, равный заряду электрона, и массу покоя m_p=1,6726 10^-27 кг 1836 m_e, где m_e — масса электрона. Нейтрон (n) — нейтральная частица с массой покоя m_n = 1,6749 10^-27 кг 1839 m_e. Протоны и нейтроны называются нуклонами (от лат. nucleus — ядро). Общее число нуклонов в атомном ядре называется массовым числом А.

Атомное ядро характеризуется зарядом Ze, где е = 1.6022 10^-19 Кл— заряд протона, равный заряду электрона Z — зарядовое число ядра, равное числу протонов в ядре и совпадающее с порядковым номером химического элемента в Периодической системе элементов Менделеева.

Ядро обозначается тем же символом, что и нейтральный атом: , где X — символ химического элемента, Z — атомный номер (число протонов в ядре), А — массовое число (число нуклонов в ядре).

Так как атом нейтрален, то заряд ядра определяет и число электронов в атоме. От числа же электронов зависит их распределение по состояниям в атоме, от которого, в свою очередь, зависят химические свойства атома. Следовательно, заряд ядра определяет специфику данного химического элемента, т. е. определяет число электронов в атоме, конфигурацию их электронных оболочек, величину и характер внутриатомного электрического поля.

Ядра с одинаковыми Z, но разными А (т. е. с разными числами нейтронов N = А—Z) называются изотопами, а ядра с одинаковыми А, но разными Z — изобарами. Например, водород (Z=1) имеет три изотопа: — протий (Z=1, N = 0), — дейтерий (Z= 1, N = 1), — тритий (Z= 1, N = 2), олово — десять, и т. д. В подавляющем большинстве случаев изотопы одного и того же химического элемента обладают одинаковыми химическими и почти одинаковыми физическими свойствами (исключение составляют, например, изотопы водорода), определяющимися в основном структурой электронных оболочек, которая является одинаковой для всех изотопов данного элемента. В настоящее время известно более 2000 ядер, отличающихся либо Z, либо N, либо тем и другим.