Вывод Резерфорда

В 1911 г. Эрнест Резерфорд представил Планетарную модель атома.

Планетарная модель атома

Планетарная модель атома строится на нескольких положениях. Атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов. Электроны движутся вокруг ядра по орбитам, как планеты вокруг Солнца. Электроны удерживаются на орбитах благодаря электростатическим силам: отрицательные электроны притягиваются к положительному ядру.

Планетарная модель атома

Более 99% массы атома сосредоточено в его ядре. Масса электронов настолько мала, что ею пренебрегают. Диаметр ядра в 100 000 раз меньше диаметра атома. Если радиус ядра принять 1 см, то радиус атома составит 1 км.

Резерфорд рассчитал диаметр ядра опираясь на общее число -частиц и долю тех, которые отклонились на определенные углы, По расчётам физика, ядро имеет диаметр порядка 10^>-14 м. Чтобы представить размер атома, представьте 1 мм поделенный на 100 частей и каждую часть, поделите еще на миллион.

Современная модель строения атома

Планетарная модель атома оказала существенный вклад в науку, но с развитием изучения строения атома оказалась, что эта модель не жизнеспособна. На смену ей пришли другие модели атомов, которые опираются на квантовую физику.

Состав атома

Ядро состоит из положительно заряженных протонов и нейтрально заряженных нейтронов. Эти частицы называют нуклонами от латинского nucleus – ядро.

Количество протонов и электронов одинаковое. Поскольку протоны и электроны заряжены противоположно их заряды компенсируют друг друга. Атом не имеет заряда. Нейтроны не влияют на заряд атома, но придают ему дополнительную массу.

Состав атома

Массы атомов

Массы атомов и молекул имеют значения порядка 10^>-27 кг.

На практике использовать такие маленькие значения не удобно, поэтому используют относительные атомные массы измеряемые в атомных единицах массы, сокращенно а.е.м.

1 а.е.м. – ¹⁄₁₂ массы атома углерода.

1 а.е.м. = 1,66 × 10^>-2>4 г = 1,66 × 10^>-27 кг.

Найти массу того или иного атома можно в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева. Значения относительных атомных масс (A_>r) измеряются в а.е.м.

Чтобы узнать абсолютную массу атома в кг нужно его относительную атомную массу умножить на 1 а.е.м.

m_>a(элемента) = Ar(элемента) × 1,66 × 10^>-27

Рассчитаем массу атома железа.

m_>a (Fe) = 55,845 × 1,66 × 10^>-27 = 9,27 × 10^>-2>6 кг.

Ядра атомов

Виды ядер, с определенным числом протонов и нейтронов называют нуклидами.

Состав ядер часто выражают верхними и нижними индексами с левой стороны символа элемента. Верхний индекс – массовое число – обозначает массу ядра. Нижний индекс – зарядовое число – обозначает заряд ядра.

Обозначение состава ядра

Такая запись ядра атома углерода говорит, что масса его ядра 12, а заряд – 6.

Значения массовых и зарядовых чисел можно найти в Периодической системе химических элементов. Зарядовое число – это порядковый номер элемента.

Поскольку относительный заряд протона +1, то зарядовое число совпадает с количеством протонов:

.

Атом – электронейтральная частица. Электронейтральность возможна, если сумма отрицательных и сумма положительных зарядов равны между собой. Поскольку электрон и протон заряжены одинаково и отличаются только по знаку, то количество протонов равно количеству электронов:

.

Масса электрона настолько мала, что ею можно пренебречь. Относительная атомная масса примерно равна массе ядра. Массовое число – относительная атомная масса (). Поскольку масса протона и нейтрона примерно равны, количество нейтронов можно найти вычитанием зарядового числа из массового числа: