Строение атома (ядро и электронная оболочка). Состав атомных ядер (протоны и нейтроны). Протонное число. Нуклонного число После открытия периодического закона долгое время оставалось неясным, почему свойства элементов находятся в периодической зависимости от их относительной атомной массы. Была непонятна сама причина периодичности. Необходимо было выяснить физический смысл периодического закона. Это стало возможным после установления строения атома. Долгое время в науке господствовало представление о том, что атомы являются неразделенными частицами. Однако в конце девятнадцатого века были зафиксированы факты, свидетельствующие о сложное строение атома. Особую роль сыграло викриття радиоактивности (самотеком распада атомов некоторых элементов). В 1896 году французский физик А. Беккерель определил, что материалы, содержащие уран засвитлюють в темноте фотопластинку, ионизируют газы, вызывают свечение веществ, которые способны флюоресциюваты. Потом выяснилось, что эту способность имеет не только уран. Польской химик Склодовская-Кюри вместе с франзузьким физиком П. Кюри открыли два новых радиоактивных элемента: полоний и радуйся. Впоследствии английский физик Э. Резерфорд обнаружил, что радиоактивное излучение неоднородно и под воздействием электрического поля разделяется на α-, β-и γ-лучи. α-частицами являются ядра атомов гелия, β-частицы являются электронами, а γ-частицы - электромагнитными волнами. Изучение радиоактивности подтвердило сложность строения атома.
Экспериментальные факты подтвердили сложность строения атома и показали, что атом состоит из отрицательно заряженных частиц - электронов и положительно заряженного ядра. В 1932 году российские физики Д. Д. Иваненко и Е. М. Гапон и независимо от них немецкий физик Гейзенберг предложили протонно-нейтронную строении атома. Согласно этой теории атомное ядро состоит из протонов и нейтронов. Эти частицы имеют общее название - нуклоны. Протоны, нейтроны, так же как и электроны, относятся к элементарным частицам. Протон p-это частица с относительной массой примерно равной единице и относительным зарядом +1. Нейтрон n-это электронейтральна частица с относительной массой примерно равной единице. Многочисленные экспериментальные исследования показали, что заряд ядра атома в относительных единицах равно порядковому номеру элемента в периодической системе. Это физическим содержанием порякового номера. Число протонов в ядре Z определяет положительный заряд ядра, равно порядковому номеру элемента. Поэтому порядковый номер элемента называется его протонным числом. Относительная масса ядра состоит из массы протонов, которая также равна Z, и массы нейтронов, в относительных единицах равно числу нейтронов N. Поскольку практически вся масса атома сосредоточена в ядре (масса протона практически равна массе нейтрона и в 1836 раз превышает массу электрона), можно считать, что относительная атомная масса равна сумме масс протонов и нейтронов: Ar = Z + N Поскольку протоны и нейтроны имеют общее название - нуклоны, относительная атомная масса определяется общим числом протонов и нейтронов и называется нуклонных числом. Нуклонного число (относительная атомная масса) и протонное число (порядковый номер) обозначаются соответственно верхним и нижним индексами слева от символа элемента. Например, из записи, определяем, что протонное число кислорода равна восьми, а нуклонного - шестнадцати. Выясним, как, пользуясь положением химического элемента в периодической системе, можно определить число элементарных частиц (электронов, протонов и нейтронов) в атоме. Найдем в периодической системе химических элементов Алюминий. Из записи в клетке определяем, что порядковый номер алюминия равен 13, а относительная атомная масса 27. Так, заряд ядра атома алюминия равен +13. Ядро атома алюминия содержит 13 протонов и 14 (27 - 13 = 14) нейтронов. Пространство вокруг ядра заполняют 13 электронов.