Строеж на атома

Съдържание:

ТЕМА: СТРОЕЖ НА АТОМА И ПЕРИОДИЧНА ТАБЛИЦА

1. Атомно ядро. Радиоактивност........
2. Строеж на електронната обвивка........
3. Състояние на електрона в електронната обвивка........
4. Строеж на атомите и структура на Периодичната таблица........
5. Периодичност в свойствата на атомите на химичните елементи........

1. Атомно ядро. Радиоактивност

Атомите са най-малките, вечно движещи се неделими при химичните взаимодействия частици, които определят свойствата на елементите. Изградени са от атомно ядро и електронна обвивка. Прието е да се счита, че ядрото е съставено от протони и неутрони.
Представата за протонно-неутронния строеж на ядрото е въведена от руския учен Иваненко и немския учен Хайзенберг. Градивните частици на атомното ядро се наричат с общото име нуклони.

Най-важните величини, които характеризират атомното ядро са неговите маса, размери, плътност и заряд.

Масата на ядрото е приблизително равна на сумата от масите на протоните и на неутроните, които го изграждат.

Атомното ядро е с много малки размери - около 100 00 0 по-малки от размера на атома. В обема на ядрото е съсредоточена почти цялата маса на атома и затова плътността на ядрото е много голяма.

Броят на протоните в ядрото определя положителния ядрен заряд и съвпада с атомния (поредния) номерна елемента (Z) в Периодичната таблица. Този заряд е равен на заряда на електроните в електронната обвивка и затова атомът е електронеутрален. Атомите на химичните елементи се различават по своя ядрен заряд.

Масовото число (A) е друга характеристика на атомното ядро, което е равно на сумата от броя на протоните и броя на неутроните в атомното ядро.
А=Z+N Z - брой протони
N - брой неутрони

Общият вид на един химичен елемент записан с характеристиките на атомното ядро има вида
Атомно ядро с определен брой Z и А е прието да се нарича нуклид.

Атомите на един химичен елемент, които имат различни масови числа, се наричат изотопи. Изотопите се отличават по броя на неутроните в своите ядра.
Повечето химични елементи се срещат в природата като смес от изотопи с постоянен състав.
Изотопният състав на елементите се използва за изчисляване за относителната им атомна маса (Аr).

Масата на отделните нуклиди е винаги по-малка от масата на изграждащите ги протони и неутрони. Разликата известна като дефект на масата или масов дефект. Тя е мярка за енергията на връзката между нуклоните в атомното ядро.

Изобарите са атоми с еднакви масови числа, но с различен брой протони в атомните ядра.
Изобарите са атоми на различни химични елементи, които имат различни химични и физични свойства.

Устойчивостта на атомните ядра на елементите е различна. Ядрата на леките елементи са устойчиви. При тежките метали се наблюдава склонност към самоволно разпадане на ядрата на някои от тях, съпроводено с отделяне на елементарни частици, хелиеви ядра и в някои случаи на електромагнитни лъчи. Този процес се нарича естествена радиоактивност. При него се променя броят на протоните или на неутроните в атомните ядра и те се превръщат в ядра на други химични елементи или в изотопи на същия химичен елемент.

Ядрени превръщания могат да се предизвикат и по изкуствен начин. Чрез взаимодействие на атомни ядра с елементарни частици или с ядра на други химични елементи се синтезират радиоактивни нуклиди, които се разпадат самоволно (изкуствена радиоактивност).
Съществуват различни видове радиоактивно разпадане.

α-разпадане -

β-разпадане - излъчване на бета-частица – електрон (β−) или позитрон (β+).

β−разпадане - отделя се антинеутрино

β+- разпадане - освен позитрон се отделя и неутрино

γ-разпадане

Съществува и γ-преход, при който атомният номер и масовото число се запазват, а се променя само енергията. При γ-излъчването ядрата на атомите преминават от възбудено в основно състояние.

Важна характеристика за радионуклидите е т.нар. период на полуразпад. Бележи се с Т1⁄2 и представлява времето, за което ще се разпадне половината от изходното вещество. Времето за полуразпадане е константа за даден вид ядра и е важна характеристика за даден радиоактивен изотоп, което зависи само от неговата природа.

Ядрените реакции са свързани с промяна в ядрото и водят до получаване на нов химичен елемент, по което се различават съществено от химичните реакции.
Друга съществена разлика е огромната енергия, която се отделя или поглъща при ядрените реакции. Тя се нарича атомна или ядрена енергия.

2. Строеж на електронната обвивка

Основни характеристики на електрона:

Електронът е материална частица, чиято маса е 1/1837 част от масата на водородния атом. Има отрицателен електричен заряд, който се означава с (-1). По големина той е равен на заряда на протона, но е с обратен знак.

Електронният спин е механична характеристика на електрона. Спинът може да се даде, ако се приеме, че електронът се върти около собствената си ос.

Спинът характеризира магнитните свойства на електрона