как узнать количество протонов
Как узнать количество протонов
Атом состоит из ядра и вращающихся вокруг ядра электронов.
Ядро состоит из протонов и нейтронов
Протон- положительно заряженная частица
масса протона равна единице, заряд протона равен единице
Нейтрон-нейтральная частица
масса нейтрона равна единице, заряд нейтрона равен нулю
Масса атома складывается из числа протонов и числа нейтронов, масса электрона не учитывается
Рассмотрим фрагмент таблицы Менделеева и найдем количество протонов, нейтронов и электронов в атоме водорода
После чего начертим модель атома водорода
Порядковый номер атома водорода равен единице, значит атом имеет:
1 электрон
1 протон
Для нахождения количества нейтронов нужно из массы вычесть число протонов
Масса атома водорода равна единице
В атоме водорода нет нейтронов
Модель атома водорода:
Рассмотрим фрагмент таблицы Менделеева и найдем количество протонов, нейтронов и электронов в атоме гелия
После чего начертим модель атома гелия
Порядковый номер атома гелия равен 2, значит атом имеет:
2 электрона
2 протона
Для нахождения количества нейтронов нужно из массы вычесть число протонов
Масса атома гелия равна 4
В атоме гелия 2 нейтрона
Модель атома гелия:
С помощью фрагмента таблицы Менделеева найти количество протонов, нейтронов и электронов в атоме лития
Массу атома округлить до 7.
Химические элементы
Химический элемент
Надо заметить, что на экзамене часто из карточки элемента скрывают распределение электронов и конфигурацию внешнего уровня. Тем не менее, если вы успешно освоили предыдущую тему, то для вас не составит труда написать электронную конфигурацию атома зная его порядковый номер в таблице Д.И. Менделеева (номер уж точно не тронут!))
Протоны, нейтроны и электроны
Вы уже знаете, что порядковый номер элемента в периодической таблице Д.И. Менделеева равен числу протонов, а число протонов равно числу электронов.
Для того чтобы найти число нейтронов в атоме алюминия, необходимо вычесть из атомной массы число протонов:
Получается, что в атоме алюминия 14 нейтронов. Посчитайте число нейтронов, электронов и протонов самостоятельно для атомов бериллия, кислорода, меди. Решение вы найдете ниже.
Если вы поняли суть и научились считать протоны, нейтроны и электроны, самое время приступать к следующей теме.
Изотопы
Лучше всего объяснить, что такое изотопы наглядным примером. Широко известны три изотопа водорода: протий, дейтерий и тритий.
Рассмотрим пример с изотопами лития. Самостоятельно посчитайте количество нейтронов у каждого изотопа. Найдите тот, который включен в таблицу Д.И. Менделеева.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Состав ядра атома. Расчет протонов и нейтронов
Согласно современным представлениям, атом состоит из ядра и расположенных вокруг него электронов. Ядро атома, в свою очередь, состоит из более малых элементарных частиц ‒ из определенного количества протонов и нейтронов (общепринятое название для которых – нуклоны), связанных между собой ядерными силами.
Количество протонов в ядре определяет строение электронной оболочки атома. А электронная оболочка определяет физико-химические свойства вещества. Число протонов соответствует порядковому номеру атома в периодической системе химических элементов Менделеева, именуется также зарядовое число, атомный номер, атомное число. Например, число протонов у атома Гелия – 2. В периодической таблице он стоит под номером 2 и обозначается как He2 Символом для обозначения количества протонов служит латинская буква Z. При записи формул зачастую цифра, указывающая на количество протонов, располагается снизу от символа элемента либо справа, либо слева: He2 / 2He.
ПРОЦЕСС РАСЧЁТА КОЛИЧЕСТВА ФАНТОМНЫХ ЧАСТИЧЕК ПО В ЯДРЕ АТОМА. В качестве примера мы не случайно рассмотрели Гелий-4 (He 4 2), ядро которого состоит из двух протонов и двух нейтронов. Поскольку ядро Гелия-4, именуемое альфа-частицей (α-частица) обладает наибольшей эффективностью в ядерных реакциях, его часто используют для экспериментов в этом направлении. Стоит отметить, что в формулах ядерных реакций зачастую вместо He 4 2 используется символ α.
Именно с участием альфа-частиц была проведена Э. Резерфордом первая в официальной истории физики реакция ядерного превращения. В ходе реакции α-частицами (He 4 2) «бомбардировались» ядра изотопа азота (N 14 7), вследствие чего образовался изотоп оксигена (O 17 8) и один протон (p 1 1)
Осуществим расчёт количества фантомных частичек По до и после данного преобразования.
ДЛЯ РАСЧЁТА КОЛИЧЕСТВА ФАНТОМНЫХ ЧАСТИЧЕК ПО НЕОБХОДИМО:
Шаг 1. Посчитать количество нейтронов и протонов в каждом ядре:
— количество протонов указано в нижнем показателе;
— количество нейтронов узнаем, отняв от общего массового числа (верхний показатель) количество протонов (нижний показатель).
Шаг 2. Посчитать количество фантомных частичек По в атомном ядре:
— умножить количество протонов на количество фантомных частичек По, содержащихся в 1 протоне;
— умножить количество нейтронов на количество фантомных частичек По, содержащихся в 1 нейтроне;
Шаг 3. Сложить количество фантомных частичек По:
— сложить полученное количество фантомных частичек По в протонах с полученным количеством в нейтронах в ядрах до реакции;
— сложить полученное количество фантомных частичек По в протонах с полученным количеством в нейтронах в ядрах после реакции;
— сравнить количество фантомных частичек По до реакции с количеством фантомных частичек По после реакции.
ПРИМЕР РАЗВЁРНУТОГО ВЫЧИСЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ФАНТОМНЫХ ЧАСТИЧЕК ПО В ЯДРАХ АТОМОВ.
(Ядерная реакция с участием α-частицы (He 4 2), провёденная Э. Резерфордом в 1919 году)
ДО РЕАКЦИИ (N 14 7 + He 4 2)
N 14 7
Количество протонов: 7
Количество нейтронов: 14-7 = 7
Количество фантомных частичек По:
в 1 протоне – 12 По, значит в 7 протонах: (12 х 7) = 84;
в 1 нейтроне – 33 По, значит в 7 нейтронах: (33 х 7) = 231;
Общее количество фантомных частичек По в ядре: 84+231 = 315
He 4 2
Количество протонов – 2
Количество нейтронов 4-2 = 2
Количество фантомных частичек По:
в 1 протоне – 12 По, значит в 2 протонах: (12 х 2) = 24
в 1 нейтроне – 33 По, значит в 2 нейтронах: (33 х 2) = 66
Общее количество фантомных частичек По в ядре: 24+66 = 90
Итого, количество фантомных частичек По до реакции
N 14 7 + He 4 2
315 + 90 = 405
ПОСЛЕ РЕАКЦИИ (O 17 8) и один протон (p 1 1):
O 17 8
Количество протонов: 8
Количество нейтронов: 17-8 = 9
Количество фантомных частичек По:
в 1 протоне – 12 По, значит в 8 протонах: (12 х 8) = 96
в 1 нейтроне – 33 По, значит в 9 нейтронах: (9 х 33) = 297
Общее количество фантомных частичек По в ядре: 96+297 = 393
p 1 1
Количество протонов: 1
Количество нейтронов: 1-1=0
Количество фантомных частичек По:
В 1 протоне – 12 По
Нейтроны отсутствуют.
Общее количество фантомных частичек По в ядре: 12
Итого, количество фантомных частичек По после реакции
(O 17 8 + p 1 1):
393 + 12 = 405
Сравним количество фантомных частичек По до и после реакции:
| До реакции | После реакции |
| 405 | 405 |
Количества фантомных частичек По до и после реакции равны.
ПРИМЕР СОКРАЩЁННОЙ ФОРМЫ ВЫЧИСЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ФАНТОМНЫХ ЧАСТИЧЕК ПО В ЯДЕРНОЙ РЕАКЦИИ.
Здесь и далее расчёты количества фантомных частичек По приведены в сокращённой форме, в которой отображено общее количество фантомных частичек По в каждом ядре, а также их сумма до и после реакции.
Известной ядерной реакцией является реакция взаимодействия α-частиц с изотопом бериллия, прикоторой впервые был обнаружен нейтрон, проявивший себя как самостоятельная частица в результате ядерного преобразования. Данная реакция была осуществлена в 1932 году английским физиком Джеймсом Чедвиком. Формула реакции:
Количества фантомных частичек По до и после реакции равны.
Число нуклонов (протонов и нейтронов) в атоме
Как определить число нуклонов в ядре атома?
Число нуклонов в ядре атома равно массовому числу атома (относительная атомная масса химического элемента) или сумме протонов и нейтронов.
Как определить число протонов в атоме?
Число протонов в атоме равно заряду его ядра (обозначается как Z) или порядковому номеру элемента в периодической таблице Менделеева.
Как определить число нейтронов в атоме?
Где N — число нейтронов, A — атомная масса элемента (в целых числах), Z — заряд ядра атома или порядковый номер атома в периодической таблице Менделеева.
Развернутый ответ
Масса атома складывается из двух величин: масса протонов + масса нейтронов. Дело в том, что масса электронов пренебрежимо мала.
Масса нейтрона = 1,674 927 498 04(95)⋅10⁻²⁷ кг= 1,008 664 915 60(57) а.е.м.
Масса протона = 1,672 621 923 69(51)⋅10⁻²⁷ кг = 1,007276466621(53) а.е.м.
Масса электрона = 9,109383 7015(28)⋅10⁻³¹ кг = 0,000548579909065 а.е.м.
То есть даже 100 электронов дадут в сумме всего 0,0548579909065 а.е.м.
Первоначально Д. И. Менделеев в построении своей периодической таблицы исходил из атомных весов элементов. Однако, дальнейшее развитие науки показало, что свойства химических элементов находятся в прямой зависимости не от атомной массы химического элемента, а от заряда ядра его атома. Таким образом, в периодической таблице химические элементы выстроены в порядке возрастания заряда ядра атома и номер элемента в таблице соответствует заряду его ядра. А заряд ядра равен сумме протонов. То есть № (элемента) = Z (заряд ядра или число протонов).
Остаток массы ядра приходится на нейтроны. Поэтому чтобы определить число нейтронов в атоме нужно всего лишь вычесть из атомной массы число протонов, которое равно заряду ядра или порядковому номеру элемента в таблице Менделеева.
Примеры
Сколько протонов и нейтронов в атоме натрия?
Ar (Na) = 23 а.е.м.
Z (Na) = 11 (протонов)
N = Ar (Na) — Z (Na) = 23 — 11 = 12 (нейтронов)
Ответ: число протонов в атоме натрия равно 11, а число нейтронов в атоме натрия равно 12.
Сколько протонов и нейтронов в атоме фосфора?
Ar (P) = 31 а.е.м.
Z (P) = 15 (протонов)
N = Ar (P) — Z (P) = 31 — 15 = 16 (нейтронов)
Ответ: число протонов в атоме фосфора равно 15, а число нейтронов в атоме фосфора равно 16.
Сколько протонов и нейтронов в атоме золота?
Ar (Au) = 197 а.е.м.
Z (Au) = 79 (протонов)
N = Ar (Au) — Z (Au) = 197 — 79 = 118 (нейтронов)
Ответ: число протонов в атоме золота равно 79, а число нейтронов в атоме золота равно 118.
Сколько протонов и нейтронов в атоме кремния?
Ar (Si) = 28 а.е.м.
Z (Si) = 14 (протонов)
N = Ar (Si) — Z (Si) = 28 — 14 = 14 (нейтронов)
Ответ: число протонов и нейтронов в атоме кремния равно 14.
Сколько протонов и нейтронов в атоме углерода?
Ar (C) = 12 а.е.м.
Z (C) = 6 (протонов)
N = Ar (C) — Z (C) = 12 — 6 = 6 (нейтронов)
Ответ: число протонов и нейтронов в атоме углерода равно 6.
Сколько протонов и нейтронов в атоме калия?
Ar (K) = 39 а.е.м.
Z (K) = 19 (протонов)
N = Ar (K) — Z (K) = 39 — 19 = 20 (нейтронов)
Ответ: число протонов в атоме калия равно 19, а число нейтронов в атоме калия равно 20.
Сколько протонов и нейтронов в атоме железа?
Ar (Fe) = 39 а.е.м.
Z (Fe) = 19 (протонов)
N = Ar (Fe) — Z (Fe) = 56 — 26 = 30 (нейтронов)
Ответ: число протонов в атоме железа равно 19, а число нейтронов в атоме железа равно 30.
Сколько протонов и нейтронов в атоме алюминия?
Сколько протонов и нейтронов в атоме фтора?
Ar (F) = 19 а.е.м.
Z (F) = 9 (протонов)
N = Ar (F) — Z (F) = 19 — 9 = 10 (нейтронов)
Ответ: число протонов в атоме фтора равно 9, а число нейтронов в атоме фтора равно 10.
Сколько протонов и нейтронов в атоме хлора?
Ar (Cl) = 35 а.е.м.
Z (Cl) = 17 (протонов)
N = Ar (Cl) — Z (Cl) = 35 — 17 = 18 (нейтронов)
Ответ: число протонов в атоме хлора равно 17, а число нейтронов равно 18.
Сколько протонов и нейтронов в атоме кислорода?
Ar (O) = 16 а.е.м.
Z (O) = 8 (протонов)
N = Ar (O) — Z (O) = 16 — 8 = 8 (нейтронов)
Ответ: число протонов и нейтронов в атоме кислорода равно 8.
Сколько протонов и нейтронов в атоме серы?
Ar (S) = 32 а.е.м.
Z (S) = 16 (протонов)
N = Ar (S) — Z (S) = 32 — 16 = 16 (нейтронов)
Ответ: число протонов и нейтронов в атоме серы равно 16.
Сколько протонов и нейтронов в атоме магния?
Ar (Mg) = 32 а.е.м.
Z (Mg) = 16 (протонов)
N = Ar (Mg) — Z (Mg) = 24 — 12 = 12 (нейтронов)
Ответ: число протонов в атоме магния равно 16, а число нейтронов равно 12.
Сколько протонов и нейтронов в атоме цинка?
Ar (Zn) = 65 а.е.м.
Z (Zn) = 30 (протонов)
N = Ar (Zn) — Z (Zn) = 65 — 30 = 35 (нейтронов)
Ответ: число протонов в атоме цинка равно 30, а число нейтронов в атоме цинка равно 35.
Как определить число протонов, нейтронов и электронов в изотопе?
Для того чтобы это сделать вам нужно знать 3 вещи:
Число протонов и электронов в атоме одинаково и равно порядковому номеру элемента в периодической таблице.
Число нейтронов вычисляется по формуле:
Где N — число нейтронов, A — атомная масса элемента (в целых числах), Z — заряд ядра атома (число протонов) или порядковый номер атома в периодической таблице Менделеева.
Что такое изотоп?
Изотопы это разновидности атомов химического элемента, которые имеют одинаковый заряд ядра (порядковый номер в таблице), но разные массовые числа.
Проще говоря, у изотопов в ядре атома одинаковое число протонов, но разное число нейтронов.
Таким образом, число протонов и электронов у изотопов такое же, как и у обычных атомов, разница лишь в количестве нейтронов.
Примеры
Сколько электронов, протонов и нейтронов содержит атом изотопа титана 50 Ti?
Титан имеет порядковый номер 22. Значит в ядре содержится 22 протона, а в атоме 22 электрона.
Число нейтронов: N = 50 — 22 = 28 нейтронов.
Сколько электронов содержит нейтральный атом изотопа полония?
В данном случае нам даже не нужно знать массовое число изотопа, т.к. речь идет только об электронах. Порядковый номер полония 84, значит в ядре атома 84 протона, а в атоме 84 электрона.
Определите число протнов, нейтронов и электронов для изотопа 55 Mn.
Порядковый номер марганца 25. Значит в ядре атома 25 протонов, а в атоме 25 электронов.
Найдем число нейтронов: N = 55 — 25 = 30 нейтронов.
Определите число протонов изотопа калия.
В этом случае массовое число изотопа не имеет значения, т.к. речь идет о протонах, число которых у изотопов одинаково. Калий имеет порядковый номер в таблице 19, значит у любого изотопа калия будет 19 протонов.