g9f-4.1· Глава 4: Атом и атомное ядро· ~12 мин

Атомное ядро: массовое и зарядовое число, изотопы

Нуклоны, ZZ, AA, NN и изотопы

Ядро, расположенное в центре атома, состоит из положительно заряженных протонов и незаряженных нейтронов; протоны и нейтроны вместе называются нуклонами. Зарядовое число ZZ равно числу протонов в ядре и показывает порядковый номер элемента в таблице Менделеева; заряд ядра равен Z⋅eZ \cdot e. Массовое число AA — это общее число всех нуклонов (протонов + нейтронов) в ядре. Поэтому число нейтронов находится по формуле N=A−ZN = A - Z. Элемент обозначается в виде ᴬZX; например, ²³⁵₉₂U. Изотопы — это ядра с одинаковым ZZ (то есть одним и тем же элементом), но разным AA (разным числом нейтронов), например, ¹²C и ¹⁴C.

📌Пример

Например: для ядра ²³⁵U Z=92Z = 92 (протонов), A=235A = 235 (нуклонов), тогда число нейтронов N=A−Z=235−92=143N = A - Z = 235 - 92 = 143.

Графики

Строение атома: в ядре протоны (Z) и нейтроны (N), вокруг — электроны; массовое число A = Z + N
Строение атома: в ядре протоны (Z) и нейтроны (N), вокруг — электроны; массовое число A = Z + N

Ключевые термины

Нуклон — Частица, входящая в состав ядра — протон или нейтрон.
Протон — Положительно заряженный нуклон в ядре; его число равно зарядовому числу ZZ.
Нейтрон — Незаряженный нуклон в ядре; его число находится по формуле N=A−ZN = A - Z.
Зарядовое число ZZ — Число протонов в ядре; порядковый номер элемента в таблице Менделеева; заряд ядра Z⋅eZ \cdot e.
Массовое число AA — Общее число всех нуклонов (протонов + нейтронов) в ядре: A=Z+NA = Z + N.
Изотопы — Ядра с одинаковым ZZ (одним и тем же элементом), но разным AA (разным числом нейтронов), напр. ¹²C и ¹⁴C.
Величины ядра
ВеличинаОбозначениеФормула
Зарядовое число (число протонов)ZZZZ = порядковый номер
Число нейтроновNNN=A−ZN = A - Z
Массовое число (число нуклонов)AAA=Z+NA = Z + N
Заряд ядраqqq=Z⋅eq = Z \cdot e

Ядро обозначается в виде ᴬZX; сверху пишется AA, снизу — ZZ.

Заряд и расположение частиц
ЧастицаЗарядРасположение
Протонположительный (+e+e)в ядре
Нейтроннейтральный (0)в ядре
Электронотрицательный (−e-e)вокруг ядра

Ядро состоит из протонов и нейтронов; электроны не входят в состав ядра.

✎Число нейтронов в ядре ²³⁹₉₄Pu
  1. 1Дано: Z=94Z = 94, A=239A = 239.
  2. 2Формула: N=A−ZN = A - Z.
  3. 3Вычисление: N=239−94=145N = 239 - 94 = 145.
  4. 4Ответ: В ядре 145 нейтронов.
✎⁵⁶₂₆Fe: на сколько нейтронов больше, чем протонов
  1. 1Дано: Z=26Z = 26, A=56A = 56.
  2. 2Число нейтронов: N=A−Z=56−26=30N = A - Z = 56 - 26 = 30.
  3. 3Разница: N−Z=30−26=4N - Z = 30 - 26 = 4.
  4. 4Ответ: Нейтронов на 4 единицы больше, чем протонов.
🚫Частая ошибка

Не путайте массовое число AA с числом нейтронов: AA — это число всех нуклонов, а число нейтронов равно N=A−ZN = A - Z (например, для ²⁷₁₃Al N=27−13=14N = 27 - 13 = 14).

⚠️Внимание

Суммы вида A+ZA + Z (например, 39+19=5839 + 19 = 58) не имеют физического смысла; число нейтронов находится только разностью: N=A−ZN = A - Z.

💡Заметка

В обозначении верхнее число — это AA (массовое число), нижнее — ZZ (зарядовое число); различайте индексы по их положению.

💡Заметка

У изотопов число протонов (ZZ) одинаково, меняется только число нейтронов, а значит и AA; одинаковое ZZ означает один и тот же элемент.

⚠️Внимание

В нейтральном атоме число электронов равно числу протонов, то есть ZZ, а не AA.

Правила

  1. 1Зарядовое число ZZ = число протонов = порядковый номер элемента; заряд ядра =Z⋅e= Z \cdot e.
  2. 2Массовое число AA = число нуклонов = число протонов + число нейтронов (A=Z+NA = Z + N).
  3. 3Число нейтронов: N=A−ZN = A - Z.
  4. 4Изотопы: одинаковое ZZ, разное AA (напр. ¹²₆C и ¹⁴₆C).

Тренировка

15 лёгких · 15 средних · 15 сложных

В каждом тесте — 10 случайных вопросов

ЛёгкийСреднийСложныйМикс