Знания о строении атомов и соответствующие аналитические методы оказываются нужны в разных областях, например, в криминалистике. Сравнивая пробы веществ, собранных на месте преступления, с пробами веществ, собранных с одежды подозреваемых (например, отпечатков губной помады или следов автомобильной краски), можно сделать вывод о том, находился ли подозреваемый на месте преступления.
Составные части атома
В предыдущем параграфе мы узнали, что атом состоит из атомного ядра и электронной оболочки. Атомное ядро состоит из протонов и нейтронов. Протон – ядерная частица с положительным зарядом, нейтрон – ядерная частица, не имеющая заряда. Электроны, движущиеся вокруг атомного ядра, образуют электронную оболочку. Электроны обладают отрицательным зарядом. Число протонов в ядре равно числу электронов, составляющих электронную оболочку, поэтому атом в целом не имеет заряда.
Частица | Расположение | Масса | Заряд | Обозначение |
Протон | в ядре | 1 | +1 | p |
Нейтрон | в ядре | 1 | 0 | n |
Электрон | в электронной оболочке | 0,0005 | –1 | e– |
Положительно заряженная частица, расположенная в атомном ядре, называется .
– это частица, движущаяся вокруг атомного ядра и образующая электронную оболочку.
– это ядерная частица, не имеющая заряда.
Масса атома
Для человека масса атома ничтожно мала, но изучение атомов настолько важно, что и такие крохотные массы требуют учёта. Чтобы было удобнее обращаться с массой атомов, была введена особая единица измерения – атомная единица массы (сокращенно а. е. м.). Атомная единица массы равна килограмм. Атомная масса (Ar) – это масса атома, выраженная в а. е. м.
Массы протона и нейтрона составляют 1 а. е. м., масса электрона составляет 0,0005 а.е.м. Масса электрона настолько мала, что например, в случае водорода (атом которого состоит из одного протона и одного электрона) атомная масса водорода обычно округляется до 1 а. е. м. 99,9% массы атомов сосредоточено в их ядрах.
Атомная масса гелия равна 4, так как атом гелия состоит из двух протонов, двух нейтронов и двух электронов. В таблице периодической системы химических элементов указаны атомные массы элементов и количества протонов в ядрах. С их помощью можно вычислить количество нейтронов в атоме:
Водород | Гелий | |
Число протонов | 1 | 2 |
Число нейтронов | 0 | 2 |
Число электронов | 1 | 2 |
Атомная масса | 1 | 4 |
Имея представление об атомных массах можно определить их количества и содержание различных атомов в разных веществах, например, в пищевых продуктах. Для производства важно, чтобы продукция отвечала установленным требованиям. К примеру, содержание этилового спирта в пиве не должно превышать 6%, а это можно определить, исходя из массы использованного сахара и выделившегося в процессе изготовления объёма углекислого газа. Другой пример – контроль содержания тяжёлых металлов (таких как свинец Pb и кадмий Cd) в шоколаде. Какао-бобы могут накапливать слишком много свинца и кадмия, большое количество которых повреждает печень и центральную нервную систему. Если какао-бобы содержат количества этих металлов, превышающих установленные нормы, то их нельзя использовать для производства шоколада.
Подумай!
- Почему для выражения атомной массы используют особую единицу измерения?
- Почему так важно знать строение атома?
Дополнительный материал
Наблюдение за атомами
Атомы не видны даже в самый лучший световой микроскоп, так как длина волны видимого света (>400 нанометров) примерно в тысячу раз больше размера самого большого атома (<500 пикометров).
Атомы невозможно различить с помощью светового микроскопа, но можно визуализировать с помощью электронного или атомно-силового микроскопа. Для взаимодействия с атомами и получения информации о них в этих устройствах используются потоки электронов или слабые электрические токи.
Я знаю, что ...
- Атомное ядро – часть атома, состоящая из протонов и нейтронов.
- Протон – ядерная частица с положительным зарядом.
- Нейтрон – ядерная частица, не имеющая заряда.
- Электронная оболочка – пространство вокруг атомного ядра, в котором движутся электроны.
- Электрон – отрицательно заряженная частица, движущаяся вокруг положительно заряженного атомного ядра.
- Атомная масса – масса атома, выраженная в атомных единицах массы (а. е. м.).
