Из чего состоят атомы

Каждый атом, будучи невероятно маленьким, состоит из еще более мелких частиц — нейтронов, протонов и электронов. Протоны обладают положительным электрическим зарядом, электроны — отрицательным, в то время как у нейтронов заряда нет:


электрон	протон	нейтрон

Нейтроны и протоны находятся внутри маленького ядра в центре атома; здесь же, очевидно, сконцентрирован и весь положительный заряд. Нейтроны и протоны часто объединяют под общим названием нуклоны (от слова ну́клеос, в переводе с греческого — ядро). Электроны в свою очередь движутся вокруг ядра непредсказуемым образом, создавая так называемую электронную оболочку атома (рис. 1).

Рис. 1

Условная схема атома лития

Количество протонов в атоме всегда равно количеству электронов: суммарный заряд ядра компенсируется суммарным зарядом электронной оболочки, поэтому в целом атомы электронейтральны, т. е. не имеют электрического заряда, как и любые образуемые ими молекулы.

В химических превращениях в незначительной степени участвуют только электронные оболочки: атомы могут обмениваться друг с другом несколькими электронами, объединять их, предоставлять друг другу во временное пользование и т. п. При этом остальные электроны, а также ядра — наиболее важная часть атомов — остаются нетронутыми. Таким образом, атому можно дать два взаимодополняющих определения:

атом — это электронейтральная система, состоящая из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов,
атом — это мельчайшая химически неделимая частица вещества.

Количество протонов, определяющее величину заряда ядра, и есть основной признак, определяющий принадлежность атома к тому или иному элементу. Другими словами, химический элемент — это совокупность атомов, обладающих одним и тем же зарядом ядра. Заряд ядра совпадает с номером элемента в периодической системе Д. И. Менделеева (рис. 2).

Рис. 2

Алюминий содержит 13 протонов, поэтому его ядро имеет заряд, равный 13

Как мы уже знаем, атомы одного элемента отличаются друг от друга массой. За массу атома отвечают в основном нуклоны — любой из них тяжелее электрона более чем в 1 800 раз; фактически, вся масса атома сосредоточена в ядре. Поэтому разные атомы одного элемента должны содержать разное количество нейтронов: это и объясняет их различие в массах. Атомы одного элемента, обладающие разным количеством нейтронов, называются изотопами. Например, элемент литий имеет два изотопа: с тремя и четырьмя нейтронами (рис. 3).

Серия «Элементы и соединения»

Из чего состоят атомы

Несколько слов о химических связях

Неорганические соединения. Оксиды

Основания и кислоты

Соли

Рис. 3

Легкий и тяжелый изотопы лития



10	Водород — самый первый элемент таблицы Менделеева — тоже имеет три изотопа, но самый легкий из них вообще лишен нейтронов (рис. 4). В отличие от остальных элементов, изотопы водорода обладают своими собственными названиями: про́тий, дейте́рий и три́тий.

Рис. 4

Изотопы водорода


протий	дейтерий	тритий



12	А теперь — вы :-)
	Изобразите схемы: а) изотопа углерода, содержащего 7 нейтронов, б) изотопа натрия, содержащего столько же нейтронов, сколько и электронов

	***

«Элементы и соединения — Из чего состоят атомы», ноябрь 2009

Д. В. Широков