Компоненты атомов, атомные модели Резерфорда и Бора
Материя состоит из атомов. Эти атомы демонстрируют физические и химические свойства материи. К концу девятнадцатого века ученые убедились, что электроны происходят из основных компонентов атомов. Электроны представляют собой отрицательно заряженные частицы очень малой массы. .
Так как атом электрически нейтрален, Таким образом, атом имеет другие частицы , несущие положительный заряд , равные отрицательные заряды электронов , однако, Там не было известно распределением для положительных и отрицательных зарядов в атоме в то время.
Согласно эксперименту Резерфорда в 1911 году и теории Бора в 1913 году атомная структура стала более приемлемой.
Атомные модели Резерфорда
Тяжелое ядро несет положительный заряд в центре атома, отрицательные электроны вращаются вокруг ядра на относительно большом расстоянии, большая часть атомного объема пространства, диаметр ядра в = 10 -6 : 10 -5 нм, в то время как диаметр атома = 1 × 10 -10 м (0,1 нм), масса атома сосредоточена в ядре.
Атомные модели Бора
Отрицательно заряженные электроны вращаются вокруг ядра по определенным фиксированным орбитам, называемым энергетическими уровнями. Каждый энергетический уровень занят определенным количеством электронов, которое не может быть увеличено.
Открытие протона
Резерфорд доказал в 1919 году, что ядро атома содержит положительно заряженные частицы, называемые протонами, где масса протона больше массы электрона примерно в 1800 раз.
Открытие нейтронов
Невил Сиджвик обнаружил в 1932 году, что ядро содержит нейтрально заряженные частицы, называемые нейтронами, где масса нейтрона почти аналогична массе протона.
Масса атома сосредоточена в ядре, потому что масса электронов слишком мала (пренебрежимо мала) по сравнению с массой протонов и нейтронов ( масса протонов = 1800 раз больше массы электрона).
Атом электрически нейтрален, потому что количество положительно заряженных протонов в ядре равно количеству отрицательно заряженных электронов, вращающихся вокруг ядра.
Массовое число и атомный номер
Чтобы описать ядро атома любого элемента, вы должны знать массовое число (A), атомное число (Z) и число нейтронов (N), массовое число (A) — это сумма чисел протонов и ядра элемента. атом.
Атомный номер (Z) — это число протонов внутри ядра атома элемента, Число протонов = Число электронов, Число нейтронов равно N, N = A — Z, Нуклоны — это протоны и нейтроны внутри ядра.
Изотопы
Изотопы — это атомы одного и того же элемента, которые имеют одинаковый атомный номер (Z), но различаются массовым числом (A) из-за разницы в количестве нейтронов внутри их ядер.
Изотопы имеют одинаковые химические свойства, потому что у них одинаковое количество электронов и одинаковая электронная конфигурация вокруг ядра. Большинство элементов в периодической таблице имеют более одного изотопа.
Изотопы водорода
Водород — самый простой элемент в природе, Он имеет три изотопа, Название изотопов — Протий, Дейтерий и Тритий, Атомный номер равен массовому числу в ядре протия, потому что он не содержит нейтронов, Количество нейтронов равно количеству протонов в ядро дейтерия, в то время как оно равно удвоенному количеству протонов в ядре трития.
Изотопы кислорода:
Кислородный элемент имеет три изотопа: кислород-18, кислород-16, кислород-17.В ядерной химии в дополнение к изотопам используется другая ядерная терминология, а именно:
- Изобары — это ядра атомов разных элементов, которые имеют одинаковую массу (A), но различаются атомным номером (Z).
- Изотоны — это ядра атомов разных элементов, которые имеют одинаковое количество нейтронов, но различаются массовым числом.
Атомные единицы массы а.е.м. (u)
Массы атомных изотопов слишком малы, поэтому они измеряются в единицах атомной массы а.е.м. или u = 1,66 × 10 −24 г = 1,66 × 10 −27 кг. Атомные массы элементов могут быть идентифицированы, зная относительно атомные массы их изотопов и соотношение присутствия каждого из них.
Связь между массой и энергией
Расчет произведенной энергии путем преобразования массы вещества (оцениваемой в килограммах кг) в энергию (оцениваемую в Джоулях Дж).
Е = м. c²
E = энергия (Дж), m = преобразованная масса (кг), c = скорость света (3 × 10 8 м / с) ².
Расчет произведенной энергии от преобразования массы вещества (оцениваемой в атомной единице массы u) в энергию (оцениваемую в миллионах электрон-вольт, единиц МэВ).
E = м × 931
E = энергия (Me V), m = масса (u), 931 = постоянное значение.