какой знак заряда имеют электроны и протоны

Атомы

Атом — это мельчайшая химически неделимая частица вещества, а также наименьшая часть химического элемента, являющаяся носителем его свойств. Химически неделимая означает, что атом в ходе химических реакций не делится на более мелкие части.

Атомы очень маленькие частицы, их размер находится в диапазоне от одного до пяти ангстрем (обозначается — Å.). Один ангстрем — это 10 –10 метра.

Состав и строение атомов

Атомы состоят из ещё более мелких частиц.

Пример. Атом гелия состоит из ядра, в котором находятся два протона и два нейтрона, и двух электронов:

Ядро атома — это центральная часть атома, в которой сосредоточена основная его масса и весь положительный электрический заряд. Ядро атома состоит из протонов и нейтронов.

Протоны и нейтроны имеют общее название — нуклоны.

Ядра атомов имеют положительный заряд, так как состоят из протонов с положительным зарядом и нейтронов. По величине заряд равен количеству протонов в ядре и совпадает с порядковым номером элемента в периодической системе.

Протоны, нейтроны и электроны имеют общее название — элементарные частицы или субатомные частицы.

Заряд протона и электрона одинаковы по величине, но противоположны по знаку. Любой атом содержит равное число протонов и электронов, значит заряд ядра и суммарный заряд всех электронов атома одинаковы по величине, но противоположны по знаку. Следовательно, атомы являются электронейтральными частицами.

Источник

О зарядах элементарных частиц

Полученный результат говорит о том, что электрон действительно обладает единичным зарядом с небольшой поправкой в 0,1 %, а вот протон имеет заряд не +1, а +2,793, что выглядит весьма странно, так как нас учили совсем другому. И самое главное, заряд элементарной частицы, оказывается, может быть и дробным, а не обязательно целым.

Ещё интересней ситуация с нейтроном. Нейтрон по сути своей представляет собой вырожденный атом водорода, который образуется во время распада атомного ядра и имеет заряд равный – 1,913. Учитывая заряд электрона, в момент формирования нейтрона протон имеет заряд равный – 0,912. Т.е. он из положительно заряженной частицы неожиданно превращается в отрицательную, и приобретает при этом 3,704 отрицательного заряда.

Все эти метаморфозы с изменением и дроблением зарядов современная наука ни как не объясняет и старается этот вопрос публично не обсуждать.

Итак, анализ магнитных свойств элементарных частиц с высокой степенью уверенности позволяет утверждать:

1. Принятый на сегодня элементарный заряд фактически не является элементарным. Само понятие элементарного заряда бессмысленно, так как в природе могут существовать дробные заряды любой величины, в том числе и исчезающе малые.
2. Знак заряда протона не является постоянным и может меняться с положительного на отрицательный под воздействием внешних факторов.
3. Природа электрического заряда так на сегодня и не познана.

Возможно ответ, на вопрос: что представляет собой электрический заряд; следует искать в торовой модели элементарных частиц.

Предлагаемая торовая модель базируется на следующих постулатах:

Протон и электрон могут быть представлены в виде торов, со следующими характеристиками [3]:

Характеристики тора протона вычисляются из условия размещения внутри него 1836 электронов в свёрнутом виде спиралью Архимеда по плоскостям сечения тора. В этом случае площадь, которую занимает свёрнутый электрон определяется из выражения:

Sе = L(e) * 2r = 2,426*10^(-12) * 2 * 1,153*10^(-20) = 5,594*10^(-32) кв. м

Принимаем коэффициент заполнения площади на уровне 0,8, тогда площадь сечения протона для размещения в нём электрона равна Sp = 6,993*10^(-32) кв. м, откуда радиус сечения равен r = 1,492*10^(-16) м. Таким образом, протон имеет следующие характеристики:

Электрон, судя по его характеристикам, представляет собой очень узкую трубку огромного диаметра в 1836 раз большего диаметра протона и в 12940 раз меньшего сечения.

Внутри этой трубки в виде двух потоков двигается некая материя [4]. Эти два потока перекручены между собой таким образом, что один поток вращается по часовой стрелке по ходу движения, а другой против. До тех пор пока оба потока уравновешенны по массе, заряд электрона нейтрален.

Если одно из направлений вращения материи исчезает, и весь поток внутренней материи электрона вращается только в одном направление, по часовой стрелке или против, электрон приобретает электрический заряд.

Но существуют ситуации, когда только часть потока меняет направление своего вращения, тогда в зависимости от соотношения масс оставшихся потоков устанавливается и соответствующий заряд электрона.

Так заряд протона составляет +2,793. Это означает, что в его составе два электрона с зарядами +1 не скомпенсированы, т.е. положительно заряженных электронов (позитронов) в составе протона на 2 больше чем отрицательных, и один нейтральный электрон приобрёл заряд +0,793, став частично позитроном.

Для того чтобы получился заряд равный +0,793, поток материи, который создаёт отрицательный заряд должен уменьшиться. Причём отрицательный поток является компенсатором для такого же объёма положительного потока. Поэтому, что бы получился итоговый положительный поток в 79,3 % от общего потока материи в электроне, оставшиеся 20,7 % потока должны быть суммой двух равных разновращающихся потоков. Иными словами отрицательный поток должен составлять 10,35%, а положительный соответственно 89,65 %. Итак перераспределение массы потоков с разными направлениями вращения с 50% до 89,65% в положительном направлении, и с 50% до 10,35% в отрицательном направлении приводит к тому, что электрон (позитрон) приобретает положительный заряд равный +0,793.

Аналогично происходит формирование дополнительного отрицательного электрона в момент образования нейтрона.

Заряд нейтрона равен –1,913. Заряд равный –1 вносится электроном, находящимся на нестационарной орбите протона. В результате суммарный заряд протона в момент выхода из ядра равен – 0,913, а до выхода из ядра он был соответственно +2,793. Следовательно, в момент разрушения ядра протон изменил свой заряд с +2,793 до – 0,913. Иными словами он приобрёл в это время 3,706 отрицательных зарядов. Три из них это нейтральные электроны, соответствующим образом, перешедших в состояние отрицательно заряженных электронов. Четвёртый нейтральный электрон приобрёл неполный отрицательный заряд путём вовлечения большей части положительного потока в противоположное направление вращения. В результате положительный поток снизился с 50% до 4,35%, а отрицательный соответственно увеличился с 50% до 95,65%

Таким образом, торовая модель в состоянии объяснить наличие не только дробных зарядов, но и их изменение под воздействием внешних факторов.

Также следует отметить, что торовая модель допускает наличие у протона не только положительного, но и отрицательного заряда, что экспериментально уже обнаружено, а также и нейтрального, который вероятно будет обнаружен в будущем.

Для того чтобы понять, как электрон значительно большего диаметра размещается в достаточно небольшом протоне необходимо принять допущение, что электрон является более древней формой материи по отношению к протону и в момент своего образования он формировался в условиях сверхвысоких плотностей материи. И хотя он уже изначально приобрёл форму тора, но эта форма была свёрнута в спираль Архимеда и в виде плоского диска разместилась в сечении протона.

Таким образом, протон собственно представляет собой не единое цельное тело, как это считается сегодня, а батарею из 1836 электронов упакованных в виде дисков спиралей Архимеда и вращающихся вокруг центра сечения тора протона.

Суммарный заряд протона составляет +2,793, при этом электроны располагаются в протоне симметрично по схеме:

[2] Ошибка вычисления элементарного заряда связана с ошибкой определения числа Авогадро. Подробнее о числе Авогадро см. http://www.proza.ru/2019/03/26/1450.

[4] Анализ природы этой материи выходит за рамки настоящей статьи.

Источник

В чем разница между электроном и протоном?

Электроны и протоны — два основных компонента атома из трех. Ключевое различие между электроном и протоном состоит в том, что электрон — это заряженная частица с отрицательной полярностью. Напротив, протон — это заряженная частица, имеющая положительный заряд. И электрон, и протон являются фундаментальными компонентами атомной структуры и имеют собственное значение.

Что такое атом?

Мы знаем, что атом считается самой маленькой частицей, поскольку это фундаментальная единица, из которой состоит материя. Сам этот атом имеет 3 основные субатомные частицы, которые известны как электрон, протон и нейтрон.

Несколько атомов образуют молекулу, а атомы внутри молекулы связаны химическими связями. Электрический заряд атома поддерживает связь между атомами в молекуле. Среди электрона, протона и нейтрона электроны и протоны заряжены отрицательно и положительно соответственно, а нейтроны — нейтрально заряженные частицы.

Электроны и протоны обладают разными свойствами и находятся в разных местах внутри атома. Следовательно, есть основные различия между электроном и протоном, которые мы и обсудим в этой статье.

Сравнительная таблица

Определение электрона

Электрон — субатомная частица атома, обладающая электрическим зарядом отрицательной полярности. В идеале внутри атома электроны находятся в сферических оболочках и движутся вокруг ядра по орбитальной траектории. А когда к электронам подводится внешняя энергия, они переходят от одного атома к другому.

По сути, энергия, передаваемая электронам, освобождает их от оболочек, таким образом, они становятся мобильными и прикрепляются к ближайшему к нему атому всякий раз, когда в этом конкретном атоме возникает недостаток электрона.

Определение протона

Протон — еще одна крупная частица атома с зарядом положительной полярности. Это важный компонент атома, который образует ядро атома с нейтроном. Поскольку ядро атома находится в центре, таким образом, протон, несущий положительный заряд, присутствует в центре атомной структуры.

Примечательно то, что количество протонов, присутствующих в атоме, обозначает его атомный номер. Протоны и нейтроны, содержащиеся в ядре атома вместе, называют нуклонами. Поскольку электроны и протоны имеют одинаковые по значению заряды, но противоположной полярности, то между ними, внутри атома, существует сила притяжения.

По этой причине электроны ограничены и движутся по орбитальному пути. У атома одинаковое количество электронов и протонов, поэтому положительный и отрицательный заряды аннулируются, что делает атом электрически нейтральным.

Ключевые различия между электроном и протоном

Вывод

Таким образом, можем сделать вывод, что электроны, протоны и нейтроны составляют атом. Сила притяжения между разнополярными зарядами, электронов и протонов, связывает субатомные частицы внутри самого атома, “без участия нейтрально заряженных нейтронов”.

Источник

Атом. Ион

Текст является частью пособия по химии.
Автор текста – Анисимова Елена Сергеевна. https://vk.com/bch_5
Авторские права защищены. При копировании и передаче текста указание автора и ссылка на ВК обязательны.
Распространение и изучение текста приветствуется. – Давайте станем более информированными.
Курсивом набран текст пояснений, напоминаний или фактов на будущее. При первом чтении или спешке его можно не читать.
Справа расположены рекомендации.
Параграф 1: Элементарные частицы
Параграф 2: Атом
Параграф 3: Ионы
Параграф 1: Элементарные частицы
В природе есть вещицы, которые называют:
протонами, электронами и нейтронами.
Эти частицы относятся к элементарным частицам.
Эти три – основные, но есть и множество других.
Элементарные частицы очень маленькие по размерам, он не видны в микроскопы.
Масса элементарных частиц
Кратко: масса протона и нейтрона – по 1, масса электрона почти ноль.
Масса протона равна условной единице.
(См. определение атомной единицы массы).
Масса нейтрона почти равна массе протона, то есть тоже единице.
Масса электрона не ноль, но в 1836 раз меньше протона, и часто не учитывается.
Оформим эти сведения в виде маленькой таблицы для упрощения усвоения:
Протон Нейтрон Электрон
Масса 1 1 Почти 0
Заряды элементарных частиц (электрические заряды)
Кратко: заряд нейтрона – ноль, протона – плюс 1, электрона – минус 1.
Что такое электрический заряд?
Существует такое свойство тел, которое называют электрическим зарядом.
Наличие электрического заряда проявляется в способности реагировать на другие предметы, имеющие электрический заряд.
Реакция (заряженного тела на заряд другого) проявляется в том, что предмет, имеющий электрический заряд,
— или притягивается к другому заряженному предмету,
— или отталкивается от него.
Типы эл. зарядов.
Заряд бывает двух типов – один тип эл. заряда назван положительным, а другой тип – отрицательным.
Принято говорить, что положительный и отрицательный – разноимённые.
Положительный заряд притягивается к отрицательному (то есть разноимённые заряды притягиваются). Точнее, тела с такими зарядами.
Положительный от положительного отталкивается, отрицательный от отрицательного тоже отталкивается.
(То есть одноимённые отталкиваются – точнее, тела с одноимёнными зарядами).
Заряд нейтрона
У нейтрона нет электрического заряда, то есть он электронейтрален (отсюда и его название – нейтрон). То есть нейтрон не реагирует на частицы с эл. зарядом.
Заряды протона и нейтрона
У протона и электрона есть электрические заряды –
равные по величине, но противоположные по «знаку». –
Заряд протона считается положительным,
а заряд электрона считается отрицательным.
Величина заряда
Величина заряда протона или электрона принята за условную единицу.
Суммарный заряд протона и электрона равен нулю. (Сумма электро-нейтральна).
(Плюс один и минус один в сумме дают ноль.)
Когда число протонов равно числу электронов, то суммарный заряд равен нулю.
Если число протонов больше или меньше числа электронов – заряд не нулевой.
Таблицы «Заряды элементарных частиц»:
Протон Электрон Нейтрон
Заряд Плюс 1 Минус 1 0
Обобщение по свойствам элементарных частиц.
Таким образом, у нейтрона нет заряда, а у электрона почти нет массы.
Массы протона и нейтрона – по единице.
Заряды протона и электрона – по единице.
Свойства протона: масса 1 и заряд +1.
Свойства нейтрона: масса 1 и заряд 0.
Свойства электрона: масса 0 и заряд –1.
Обобщим сведения об основных свойствах элементарных частиц в таблице:
«Свойства элементарных частиц»
Протон Электрон Нейтрон
Масса 1 0 1
Заряд Плюс 1 Минус 1 Ноль
(нет заряда)
Это очень простые сведения.
Но из них есть множество важных выводов.
Из них выводится множество фактов. Так что эту таблицу – знать.
Элементарные частицы в природе
Потоки протонов и электронов распространяются от Солнца по всей Солнечной системе!
В каком виде существуют элементарные частицы в природе?
В «свободном виде» протоны и электроны есть в Солнце и многих других звёздах.
От Солнца протоны и электроны распространяются прочь от Солнца – по Солнечной системе. Этот поток заряженных частиц называют солнечным ветром.
Солнечный ветер оказывает влияние на жизнь людей:
он может приводить к сбоям техники, электроники, связи!
А если бы не атмосфера (воздушная оболочка Земли), то солнечный ветер мог бы погубить живые организмы Земли!
Но на Земле протоны, электроны и нейтроны обычно объединяются,
образуя системы: а-то-мы. (См. также ионы).
В космосе атомы тоже есть – в молекулярных облаках между звёздами.
Параграф 2: Атом
Протоны, электроны и нейтроны существуют в природе обычно не по отдельности,
а объединяются в единые системы.
Часто система из элементарных частиц содержит одинаковое число протонов и электронов.
Такая система из равного числа протонов и электронов называется атомом.

Атом тоже считается частицей, но уже не элементарной.
Атом – ключевое понятие в науках о веществах.
Часто в атоме есть и нейтроны. –
Иногда нейтронов в атоме столько же, сколько и протонов, иногда меньше (у протия), а иногда нейтронов намного больше, чем протонов; чем больше в атоме протонов – тем больше и нейтронов на долю протонов.
Протоны и электроны могут входить в состав единой системы,
которая называется атомом.
(Если протонов и электронов поровну).
Как уже сказано, число протонов и электронов в атоме всегда равное.
Из-за этого суммарный заряд протонов (он равен числу протонов со знаком плюс)
и суммарный заряд электронов (он равен числу электронов со знаком минус)
в сумме дают ноль – нейтральный заряд атома как целого или просто отсутствие заряда у атома.
Параграф 3: И-о-ны
Некоторые атомы могут присоединять к себе «лишние» электроны.
Некоторые атомы могут терять свои электроны (обычно от 1 до 7).
После потери электрона или присоединения электронов заряд атома перестаёт быть нулевым, и атом уже не атом!
Если атом теряет электрон или присоединяет к себе электрон, то он:
перестаёт быть нейтральным, перестаёт считаться атомом,
и получает название ИОН.
Ион не является нейтральной частицей.
Ион всегда имеет заряд, в отличие от атома.
Ион – это бывший атом; зарядившийся атом.
Атом плюс или минус электрон(ы) = ион

Но. Зарядившиеся молекулы тоже называют ионами – см. далее!
Какие бывают ионы…
Если атом теряет электроны (а вместе с ними и отрицательные заряды),
то в возникшем ионе:
имеется дефицит отрицательных зарядов (по сравнению с бывшим атомом),
что даёт иону положительный заряд.
Кратко: потеря электронов атомом превращает его в положительный ион (катион).
Атом минус электрон(ы) = ион с положительным зарядом (катион)
Если атом присоединяет к себе электроны (и отрицательный заряд вместе с ними),
то в возникшем ионе имеется избыток отрицательных зарядов.
Кратко: приобретение электронов атомом превращает его в отрицательный ион (анион).
Атом плюс электрон(ы) = ион с отрицательным зарядом (анион)
Явление превращения атома в ион (в результате присоединения электрона или потери электрона) называется ионизацией.
Где встречаются ионы
Ионы есть везде – на Земле, в воле, почве, воздухе, организме.
В Солнце в основном ионы, а атомов мало или нет, то есть вещество в ионизированном состоянии.
Типы атомов
Сколько бывает протонов в атомах?
Об этом – в файле «Типы атомов. Химические элементы».

Источник

Что у атома внутри

А в самом конце XIX века вдруг выяснилось, что атом вовсе не неделимый! Он состоит из крошечного тяжёлого ядра и очень лёгких электронов, крутящихся вокруг. Потом оказалось, что и ядро можно разделить на части (хотя и очень трудно!): оно состоит из двух очень похожих видов частиц — протонов и нейтронов. Их массы почти равны, а у электрона масса почти в 2000 раз меньше (соотношение примерно как между человеком и мышкой).

Главное различие между этими частицами в том, что протоны притягивают электроны (и сами к ним притягиваются). А два протона (или два электрона) отталкиваются друг от друга с такой же силой. Эти силы называются электрическими. Нейтроны же вовсе не притягивают электроны, да и между собой и с протонами хоть и взаимодействуют, но совсем по-другому (про это мы скажем чуть ниже): в электрическом взаимодействии они не участвуют.

Не путайте электрическую силу с гравитационным притяжением! В самом деле, все тела, имеющие массу, притягивают друг друга. Но эта сила крошечная даже для таких «средне-тяжёлых» тел, как, например, мы с вами. Большая она только тогда, когда одно из тел очень тяжёлое — звезда, планета или хотя бы астероид. А сила гравитационного притяжения протонов (и тем более протона и электрона) ничтожна.

Электрическая сила, напротив, очень велика: если бы можно было закрепить в каком-то месте протон (и воздух, конечно, убрать), а в трёх сантиметрах над ним поместить другой протон, то второй протон не упал бы вниз, а полетел бы вверх — отталкивание одного протона сильнее гравитационного притяжения всей Земли!

Обычно вещи вокруг нас не имеют электрического заряда — в них столько же электронов, сколько и протонов. Но от некоторых атомов электроны довольно легко отрываются. И вот если отодрать от атомов одного предмета тысячу или миллион-другой электронов и «прицепить» к атомам другого предмета, эти два предмета окажутся заряжены: один — положительно (в нём протонов больше, чем электронов), а другой — отрицательно (в нём лишние электроны). А ведь тысяча протонов, если они рядом, притягивают каждый электрон в тысячу раз сильнее, чем один протон. И начнут эти два предмета притягиваться друг к другу. Случалось вам видеть что-нибудь похожее? Например, когда вы старательно причёсываетесь пластмассовой расчёской, а волосы сами собой поднимаются ей навстречу?

И ещё. В отличие от, например, животных одного вида, которые всё-таки немножко отличаются друг от друга, все протоны (или все нейтроны, или электроны) совершенно одинаковы. Так что, например, электрон, «потерявший» свой атом, уже не сможет найти его среди других таких же.

Задача 1

Взяли две пары маленьких незаряженных шариков. В первой паре от атомов одного шарика «оторвали» 100 электронов и «посадили» их на второй шарик. Во второй паре то же самое сделали с тысячей электронов. Потом шарики в каждой паре разнесли на одно и то же довольно большое расстояние. (Пары далеко друг от друга, гораздо дальше, чем шарики в каждой паре.) Будут ли шарики каждой пары притягиваться или отталкиваться? В какой паре сила их взаимодействия больше и во сколько раз?

Шарики каждой пары притягиваются, во второй паре притяжение сильнее в 100 раз. Действительно, во втором случае «без электрона» осталось 1000 протонов, в 10 раз больше, чем в первом. Они притягивают каждый «убежавший» электрон в 10 раз сильнее. Но и «убежавших» электронов во втором случае в 10 раз больше! Значит, суммарная действующая на них сила отличается в 100 раз.

Заметим, что остальные, «неразлучённые» протоны и электроны тоже притягивают или отталкивают каждую заряженную частицу, но их действие скомпенсировано: с какой силой протон притягивает, с такой же электрон рядом с ним отталкивает, или наоборот.

Электрическое притяжение к протонам и держит электроны в атоме, не даёт им улететь. Как мы вскоре убедимся, оно же скрепляет атомы в молекулы. Но не только! Оно же заставляет молекулы одних тел действовать на молекулы других. Если не считать силы гравитационного притяжения, с которой все мы знакомимся с детства (глядя, как падают на пол выпущенные из руки игрушки), все остальные наблюдаемые нами физические явления вызваны как раз электрической силой. Упругость пружины, трение, прилипание разных вещей друг к другу или, наоборот, их взаимное отталкивание — за всё это отвечает взаимодействие электронов одних атомов с ядрами и электронами других.

Но вернёмся к нашим атомам. В нормальной ситуации атом электронейтрален, то есть не имеет заряда: у него электронов столько, сколько протонов в ядре. Если это не так (например, кто-то похитил у атома электрон или атом где-то захватил себе чужой), такой «калечный» атом называется ионом. Тогда он заряжен — положительно, если электронов не хватает, и отрицательно, если есть лишние.

Теперь можно догадаться, чем отличаются друг от друга разные сорта атомов: у них разное количество электронов. И, соответственно, протонов в ядре. Номер элемента в таблице Менделеева (число, написанное крупно в правом верхнем углу каждой клетки) — это число протонов в атомах этого элемента. А как узнать количество нейтронов? По массе атома, ведь массы протонов и нейтронов равны! Например, в атоме водорода — самом маленьком и самом лёгком — всего один протон. А в ядре атома гелия два протона, и при этом атом гелия в 4 раза тяжелее атома водорода. Электроны не в счёт — значит, в ядре гелия 2 нейтрона!

Но почему эта масса нецелая? Не может же, например, у хлора быть 18 с половиной нейтронов? Конечно, нет. Просто это значит, что в природе бывают атомы с 17 электронами, 17 протонами и 18 нейтронами, а бывают такие, у которых электронов и протонов столько же, а число нейтронов отличается. И те и другие — атомы хлора, ведь электронов и протонов столько же. Такие «подвиды» атомов одного вида называют изотопами. В таблице Менделеева написана средняя масса атомов каждого вида (с учётом распространённости их изотопов).

В большинстве клеток средняя масса близка к целому числу. Это значит, что, как правило, в природе больше всего какого-то одного изотопа атомов каждого вида, а атомы с другим количеством нейтронов встречаются не так уж часто. Почти всегда можно не обращать на них внимания и округлять массу до ближайшего целого числа.

Когда хотят уточнить, какой именно изотоп имеется в виду, заряд ядра и его массу пишут прямо рядом с названием элемента: например, \(<>^<1>_<1>\mathrm\) — обычный водород; \(<>^<2>_<1>\mathrm\) — тяжёлый водород, он же дейтерий; \(<>^<3>_<1>\mathrm\) — сверхтяжёлый водород, тритий.

Ну-ка, проверим — всё ли понятно?

Задача 2

Сколько у атома \(<>^<12>_<6>\mathrm\) электронов, протонов и нейтронов? А у атома \(<>^<23>_<11>\mathrm\)? А у атома \(<>^<197>_<79>\mathrm\)? У каких атомов 30 нейтронов? (Считаем только основные, самые распространённые изотопы каждого элемента.)

\(<>^<12>_<6>\mathrm\) — 6 электронов, 6 протонов, 6 нейтронов; \(<>^<23>_<11>\mathrm\) — 11 электронов, 11 протонов, 23−11 = 12 нейтронов; \(<>^<197>_<79>\mathrm\) — 79 электронов, 79 протонов, 197−79 = 118 нейтронов; у марганца \(<>^<55>_<25>\mathrm\) и железа \(<>^<56>_<26>\mathrm\).

Задача 3

Если 1 кг воды «расщепить» на кислород и водород, сколько получится граммов газа кислорода?

В молекуле воды на каждый атом кислорода приходится 2 атома водорода. Но в атоме кислорода 8 протонов + 8 нейтронов, он весит в 16:2 = 8 раз больше, чем оба эти атома водорода, вместе взятые (в них ведь всего по одному протону). Значит, на атомы кислорода приходится 8/9 всей массы воды. Когда атомы кислорода «отцепятся» от атомов водорода и «слепятся» по два в молекулы кислорода О₂, их суммарная масса останется прежней: 8/9 кг.

Задача 4

Во что превратится атом кислорода \(<>^<16>_<8>\mathrm\), если добавить в его ядро один нейтрон? А если убрать один протон?

Если добавить нейтрон, получится тяжёлый изотоп кислорода, \(<>^<17>_<8>\mathrm\). А вот если убрать один протон, получится 7 протонов в ядре — это уже не кислород, а азот, хотя и тяжёлый его изотоп \(<>^<15>_<7>\mathrm\). Если при этом ни один электрон не улетит, это будет к тому же отрицательно заряженный ион: электронов больше, чем протонов. Впрочем, появление нового или потеря одного из имеющихся электронов случается с атомами гораздо чаще, чем изменение состава ядра.

Задача 5

У хлора два распространённых изотопа. Более редкий из них имеет 20 нейтронов. Во сколько раз изотопов хлора-37 в природе меньше, чем изотопов хлора-35?

Если бы был только изотоп \(<>^<35>_<17>\mathrm\), масса всех атомов составляла бы 35 масс протона (или нейтрона). В среднем, как мы видели из таблицы Менделеева, на каждый атом хлора приходится примерно 35,5, то есть 0,5 «лишних» нейтрона. А в каждом атоме тяжёлого изотопа \(<>^<37>_<17>\mathrm\) два лишних нейтрона. Значит, чтобы в среднем была половина, тяжёлым должен быть каждый четвёртый атом.

(Более аккуратный подсчёт по указанному в таблице значению средней массы, (35,45−35):2 = 0,225, не даёт более точной оценки — ведь есть ещё другие изотопы хлора. Хоть их и совсем мало, но точнее сосчитать они помешают.)

Итак, изотоп \(<>^<37>_<17>\mathrm\) составляет около 1/4 всего имеющегося в природе хлора, а \(<>^<35>_<17>\mathrm\) — остальные 3/4. Поэтому изотопа \(<>^<37>_<17>\mathrm\) в 3 раза меньше.

Контрольная задача

В первом списке молекулы состоят из одинаковых атомов (атомов только одного вида); во втором — каждая молекула состоит из разных атомов, но все молекулы одинаковы. В третьем — вещества состоят из смеси молекул разных видов.

Художник Мария Усеинова

1 А разобрались ли вы? Для проверки и чтобы понять, как непросто было до всего этого догадаться, предлагаем вам решить «контрольную задачу» в конце статьи.

2 Вообще-то, когда договаривались, про электроны и протоны ещё ничего не знали — это было лет за 150 до их открытия. Тогда положительным назвали заряд, который получается на стекле, если его потереть шёлковой тряпочкой. Теперь мы знаем, что электроны со стекла «убегают» на шёлк.

3 Зато на этих маленьких расстояниях они очень большие — надо ведь «победить» электрическое отталкивание! Поэтому они так и называются — «сильные силы» (strong force), сильное взаимодействие.

4 Тут мы чуть-чуть обманываем читателя, но это не беда: дальше придётся обманывать ещё сильнее.

Источник