Chemia rep17

4. Struktura atomu

Cząstki elementarne

Cząstki, z których zbudowane są atomy wszystkich pierwiastków, nazywają się cząstkami elementarnymi. Niektóre cząstki elementarne wchodzą w skład atomów, inne prawdopodobnie nie stanowią podstawowych cegiełek atomu, lecz powstają wskutek wzajemnych oddziaływań i przemian dokonujących się w atomach lub poza atomami.

Cząstki elementarne oznacza się zapisem składającym się z symbolu literowego cząstki i cyfr umieszczonych z lewej strony tego symbolu, dolna cyfra oznacza ładunek cząstki, górna - jej liczbę masową. Do najważniejszych cząstek elementarnych, wchodzących w skład każdego atomu, należą elektrony, protony i neutrony.

Odkryty podczas badania promieni katodowych elektron [° ,e] należy do najwcześniej poznanej cząstki elementarnej .Masa spoczynkowa elektronu wynosi 9,109-10'³¹ kg. Elektron obdarzony jest jednym jednostkowym ujemnym ładunkiem elektrycznym (stąd wywodzi się inna jego nazwa- negaton), który wynosi 1,602- 10¹⁹C.

Odkryty podczas badania promieni kanalikowych, a zidentyfikowany przez Rutherforda (1871-1937) proton [^p] ma jednostkowy dodatni ładunek elektryczny i masę prawie 1836 razy większą od masy elektronu.

Neutron [*₀n] został zidentyfikowany przez Chadwicka. Jest to cząstka elementarna nie posiadająca ładunku elektrycznego, o masie w przybliżeniu równej sumie mas protonu i elektronu.

Budowa jąder atomowych Izotopy

Jądra atomowe (z wyjątkiem atomu wodoru H) są złożone z protonów i neutronów objętych wspólną nazwą nukleonów (z łac. nucleus - jądro). Ugrupowania - jądra, złożone z większej liczby protonów i neutronów, spotykamy tylko wówczas, gdy wokół takiego ugrupowania, w odległości ok. 10'¹⁰ m, znajduje się pewna liczba elektronów równoważących całkowicie lub częściowo dodatni ładunek jądra. Takie układy stanowiąatomy lub jony odpowiednich pierwiastków chemicznych.

Liczbę protonów znajdujących się w jądrze atomu pierwiastka nazywamy liczbą atomową Z danego pierwiastka.

Sumaryczną liczbę protonów i neutronów występującą w jądrze atomu pierwiastka nazywamy liczbą masową A danego pierwiastka.

Zbiór atomów o identycznej liczbie atomowej nazywamy pierwiastkiem chemicznym.

Zgodnie z powyższym określeniem pojęcia pierwiastka chemicznego wodorem nazywamy zbiór atomów o liczbie atomowej równej jedności, gdyż jądro atomu wodoru zawiera jeden proton. Nazwano go protem.

W 1931 r. odkryto odmianę wodoru o jądrze zbudowanym z protonu i neutronu. Wodór ten nazwano deuterem (wodorem ciężkim) i oznaczono symbolem D. Wkrótce poznano również trzecią odmianę wodoru tzw. tryt (T); jądro trytu zbudowane jest z jednego protonu i dwóch neutronów. Zarówno prot, deuter, jak i tryt mają identyczne liczby atomowe (każdy z nich ma jeden proton w jądrze), a różnią się między sobą liczbami masowymi. Takie odmiany atomów tego samego pierwiastka nazwano izotopami.

Izotopy są to atomy tego samego pierwiastka chemicznego, których jądra różnią się liczbą N neutronów. Izotopy określonego pierwiastka chemicznego mają identyczne liczby atomowe Z i różne liczby masowe A. Większość pierwiastków występuje w przyrodzie w postaci kilku izotopów.

Rodzaj atomu o określonym jądrze atomowym, to znaczy o określonej liczbie protonów i neutronów w jądrze, nazywa się nuklidem. Przykładowo atomy pierwiastków nie mających izotopów, między innymi sodu lub fluoru, można nazywać nuklidami, lecz nie izotopami, ponieważ izotopy sodu i fluoru dotychczas nie zostały zidentyfikowane.

Liczbę atomową nuklidu oznacza się symbolem Z, a liczbę

31