Число протонов, нейтронов и определение заряда ядра: список примеров

Атом – частица, которая включает протоны, нейтроны и электроны. Совокупность протонов и нейтронов атома формирует ядро, вокруг которого движутся электроны. Все элементы, содержащиеся в атоме, имеют свои особенности.

Строение атомного ядра

В 1911 году английский ученый Эрнест Резерфорд доказал, что ядро имеет положительный заряд и располагается в центре атома. Ядерный заряд численно совпадает с порядковым номером атома в периодической таблице Менделеева. Около 99 % массы сконцентрировано именно в ядре, при этом диаметр ядра примерно в 100 тысяч раз меньше диаметра самого атома.

У протонов и нейтронов масса примерно одинакова и равна 1. Они схожи по строению, но различны по заряду. Протоны обладают положительным зарядом, а нейтроны – нулевым. Сумма протонов и нейтронов в одном атоме называется массовым числом.

Порядковый номер атома кремния равен 14. Таким образом, заряд ядра атома кремния равен 14. Ядро составляют 14 протонов и 14 нейтронов. Массовое число кремния равно 28.

Электроны

Электроны – отрицательно заряженные частицы. У электронов запас энергии неодинаков. Эту энергию электроны излучают или поглощают определенными порциями – квантами. Значение энергии электрона задается главным квантовым числом, которое выражается в виде целых чисел. Электроны в атоме находятся на различных энергетических уровнях.

Электроны, главное число которых равно одному (n=1), размещаются на первом энергетическом уровне. Изменение главного квантового числа связано со скачкообразным изменением энергии. При этом электроны могут переходить на следующий уровень. Максимальное число электронов на энергетическом уровне определяется по формуле:

N=2n², где n – главное квантовое число.

Например, на первом энергетическом уровне согласно формуле может располагаться только два электрона, а на втором – восемь электронов.

Электроны, находящиеся на внешнем уровне, слабо связаны с атомным ядром, поэтому при химических взаимодействиях эти электроны легко отсоединяются. В электронейтральных атомах число электронов соответствует его порядковому номеру.

Сколько электронов в электронейтральном атоме кремния, можно узнать по порядковому номеру элемента. Таким образом, у кремния 14 электронов.

Изотопы

В экспериментальных условиях было установлено, что некоторые атомы имеют разные массовые числа. Например, для кремния характерны атомы с массовыми числами 28, 29, 40, при этом заряд атома кремния всегда равен 14. Таким образом, меняется только число нейтронов, а количество протонов постоянно. Разновидности атомов одного и того же элемента, имеющие одинаковое число протонов, но разное число нейтронов в ядре, называются изотопами.