Элемент в ядре атома которого содержится 16 протонов
Перейти к содержимому

Элемент в ядре атома которого содержится 16 протонов

  • автор:

Строение атомного ядра (протон, нейтрон, электрон)

Строение атомного ядра (протон, нейтрон, электрон)

Как уже отмечалось, атом состоит из трех видов элементарных частиц: протонов, нейтронов и электронов. Атомное ядро – центральная часть атома, состоящая из протонов и нейтронов. Протоны и нейтроны имеют общее название нуклон, в ядре они могут превращаться друг в друга. Ядро простейшего атома – атома водорода – состоит из одной элементарной частицы – протона.

Диаметр ядра атома равен примерно 10–13 – 10–12 см и составляет 0,0001 диаметра атома. Однако, практически вся масса атома (99,95-99,98%) сосредоточена в ядре. Если бы удалось получить 1 см3 чистого ядерного вещества, масса его составила бы 100–200 млн.т. Масса ядра атома в несколько тысяч раз превосходит массу всех входящих в состав атома электронов.

Протон – элементарная частица, ядро атома водорода. Масса протона равна 1,6721 х 10–27 кг, она в 1836 раз больше массы электрона. Электрический заряд положителен и равен 1,66 х 10–19 Кл. Кулон – единица электрического заряда, равная количеству электричества, проходящему через поперечное сечение проводника за время 1с при неизменной силе тока 1А (ампер).

Каждый атом любого элемента содержит в ядре определенное число протонов. Это число постоянное для данного элемента и определяет его физические и химические свойства. То есть от количества протонов зависит, с каким химическим элементом мы имеем дело. Например, если в ядре один протон – это водород, если 26 протонов – это железо. Число протонов в атомном ядре определяет заряд ядра (зарядовое число Z) и порядковый номер элемента в периодической системе элементов Д.И. Менделеева (атомный номер элемента).

Нейтрон – электрически нейтральная частица с массой 1,6749 х 10–27кг, в 1839 раз больше массы электрона. Нейрон в свободном состоянии – нестабильная частица, он самостоятельно превращается в протон с испусканием электрона и антинейтрино. Период полураспада нейтронов (время, в течение которого распадается половина первоначального количества нейтронов) равен примерно 12 мин. Однако в связанном состоянии внутри стабильных атомных ядер он стабилен. Общее число нуклонов (протонов и нейтронов) в ядре называют массовым числом (атомной массой – А). Число нейтронов, входящих в состав ядра, равно разности между массовым и зарядовым числами: N = A – Z.

Электрон – элементарная частица, носитель наименьшей массы – 0,91095х10–27г и наименьшего электрического заряда – 1,6021х10–19 Кл. Это отрицательно заряженная частица. Число электронов в атоме равно числу протонов в ядре, т.е. атом электрически нейтрален.

Позитрон – элементарная частица с положительным электрическим зарядом, античастица по отношению к электрону. Масса электрона и позитрона равны, а электрические заряды равны по абсолютной величине, но противоположны по знаку.

Различные типы ядер называют нуклидами. Нуклид – вид атомов с данными числами протонов и нейтронов. В природе существуют атомы одного и того же элемента с разной атомной массой (массовым числом):
, Cl и т.д. Ядра этих атомов содержат одинаковое число протонов, но различное число нейтронов. Разновидности атомов одного и того же элемента, имеющие одинаковый заряд ядер, но различное массовое число, называются изотопами. Обладая одинаковым количеством протонов, но различаясь числом нейтронов, изотопы имеют одинаковое строение электронных оболочек, т.е. очень близкие химические свойства и занимают одно и то же место в периодической системе химических элементов.

Изотопы обозначают символом соответствующего химического элемента с расположенным сверху слева индексом А – массовым числом, иногда слева внизу приводится также число протонов (Z). Например, радиоактивные изотопы фосфора обозначают 32Р, 33Р или Р и Р соответственно. При обозначении изотопа без указания символа элемента массовое число приводится после обозначения элемента, например, фосфор – 32, фосфор – 33.

Большинство химических элементов имеет по несколько изотопов. Кроме изотопа водорода 1Н-протия, известен тяжелый водород 2Н-дей-терий и сверхтяжелый водород 3Н-тритий. У урана 11 изотопов, в природных соединениях их три (уран 238, уран 235, уран 233). У них по 92 протона и соответственно 146,143 и 141 нейтрон.

В настоящее время известно более 1900 изотопов 108 химических элементов. Из них к естественным относятся все стабильные (их примерно 280) и естественные изотопы, входящие в состав радиоактивных семейств (их 46). Остальные относятся к искусственным, они получены искусственным путем в результате различных ядерных реакций.

Термин «изотопы» следует применять только в тех случаях, когда речь идет об атомах одного и того же элемента, например, изотопы углерода 12С и 14С. Если подразумеваются атомы разных химических элементов, рекомендуется использовать термин «нуклиды», например, радионуклиды 90Sr, 131J, 137Cs.

Состав атомного ядра

Большая часть массы всех элементов на Земле сосредоточена в элементарных частицах, называемых протонами и нейтронами (общее название – нуклоны). Поговорим кратко о протонах и нейтронах в составе атомных ядер.

Протоны и нейтроны

В самом начале XXв в опытах Э. Резерфорда было установлено, что практически вся масса и положительный заряд атома сосредоточен в компактном ядре. Вокруг ядра по весьма далеким (по отношению к размеру ядра) орбитам вращаются электроны. Атом в целом нейтрален, потому, что заряд электронов и ядра одинаков.

Планетарная модель атома

Дальнейшие опыты Э. Резерфорда привели в 1919 г к открытию протона, и к пониманию, что весь положительный заряд ядра обеспечивается наличием в его составе протонов. Протон – это достаточно тяжелая частица, тяжелее электрона в 1830 раз, что примерно равно одной атомной единице массы. Его положительный заряд по модулю равен заряду электрона. Ядро самого легкого элемента – водорода – имеет единичный заряд, и состоит из одного протона, вокруг которого обращается один электрон.

В 1930 году Д. Чедвиком был открыт нейтрон. Это еще одна элементарная частица, почти с такой же массой, как у протона, но не имеющая заряда, и входящая в состав ядер.

Ядерные Силы

Возникает вопрос – если протоны обеспечивают положительный заряд ядра, то почему существуют ядра элементов с зарядом больше единицы ? Ведь протоны, заряженные одинаково, должны отталкиваться друг от друга!

Нуклоны удерживает вместе особое Сильное (или ядерное) взаимодействие. Особенность ядерного взаимодействия в том, что его переносчики (глюоны и составленные из них пионы) – не только переносят сильное взаимодействие, но и сами в нем участвуют. Поэтому они не могут далеко удаляться друг от друга, и радиус действия ядерных сил не превышает размеры ядер. Эти силы значительно больше кулоновских сил отталкивания, и поэтому ядра, содержащие много положительных протонов стабильны.

Ядерные силы

Эти же силы определяют стабильность нейтрона в составе ядер. Свободный нейтрон – это нестабильная частица с периодом полураспада около 600 сек. Ядерные взаимодействия делают распад нейтрона в ядрах с малым их числом $N$ энергетически невыгодным.

Протонно-нейтронная модель ядра

Таким образом, в состав атомного ядра входят протоны и нейтроны, которые удерживаются вместе короткодействующим Сильным взаимодействием. Число протонов в ядре $Z$ соответствует номеру элемента в Периодической Системе Менделеева. Общее число нуклонов в ядре $A$ соответствует массовому числу элемента:

Протонно-нейтронная модель ядра

Чем больше протонов в ядре – тем больше силы кулоновского отталкивания, и тем менее стабильно ядро. Наличие $N$ нейтронов в ядре стабилизирует его.

Для тяжелых элементов, содержащих в ядре много протонов, число нейтронов должно быть еще больше. Так, например, ядро наиболее распространенного в природе свинца-208 содержит 82 протона и 126 нейтронов. Однако, если число нейтронов становится слишком большим, становится энергетически выгоден распад нейтрона, а с распадом нейтрона уменьшаются ядерные силы, и ядро распадается. Именно поэтому наиболее стабильными являются ядра со средним числом нейтронов и протонов.

Что мы узнали?

Ядро атома состоит из элементарных частиц – протонов и нейтронов, которые удерживаются вместе особыми ядерными силами. Число протонов в ядре соответствует номеру элемента в Периодической системе. Общее число нуклонов – соответствует массовому числу.

Элемент в ядре атома которого содержится 16 протонов

По приведённому в тексте параграфа плану составьте описание следующих химических элементов: а) сера; б) хлор; в) алюминий; г) натрий.

1. Элемент сера имеет химический знак S, атомный номер Z = 16. Сера расположена в третьем периоде, малом, в VI A-группе, главной. Относительная атомная масса Ar(S) = 32.

2. Строение атома:

а) заряд ядра атома серы +16. В состав ядра атома серы входят 16 протонов. Самый распространённый в природе изотоп — это нуклид 32 S. Число нейтронов в ядре этого нуклида равно 32 – 16 = 16;

б) электронная оболочка атомов серы содержит 16 электронов, которые распределены по трем энергетическим уровням; электронная схема: 16S 2e, 8e, 6e; формула электронной конфигурации: 16S 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 ; электронно-графическая схема:

в) конфигурация внешнего электронного слоя: 3s 2 3p 4 , значит, сера — р-элемент.

3. Степени окисления атомов элемента: высшая +6, так как на внешнем энергетическом уровне атома находится 6 электронов, низшая –2. Электроотрицательность: x(S) = 2.5. megaresheba.ru megareslieba.ru

4. Простое вещество азот является неметаллом, агрегатное состояние при н. у. — твердое, химическая формула S.

5. Формула высшего оксида S +6 O3, оксид серы (VI), кислотный; формула гидроксида, соответствующего высшему оксиду, H 2 S +6 O4, гидроксид кислотный, серная кислота; водородное соединение H2S -2 , летучее, так как сера является неметаллом.

б) хлор

1. Элемент хлор имеет химический знак Cl, атомный номер Z = 17. Хлор расположен в третьем периоде, малом, в VII A-группе, главной. Относительная атомная масса Ar(Сl) = 35.5.

2. Строение атома:

а) заряд ядра атома хлора +17. В состав ядра атома хлора входят 17 протонов. Самый распространённый в природе изотоп — это нуклид 35 Cl. Число нейтронов в ядре этого нуклида равно 35 – 17 = 18.

б) электронная оболочка атомов содержит 17 электронов, которые распределены по трем энергетическим уровням; электронная схема: 17Cl 2e, 8e, 7e; формула электронной конфигурации: 17Cl 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 ; электронно-графическая схема:

в) конфигурация внешнего электронного слоя: 3s 2 3p 5 , значит, хлор — р-элемент.

3. Степени окисления атомов элемента: высшая +7, так как на внешнем энергетическом уровне атома находится 7 электронов, низшая –1. Электроотрицательность: х(Сl) = 3.0.

4. Простое вещество хлор является неметаллом, агрегатное состояние при н. у. — газ, химическая формула Cl2.

5. Формула высшего оксида Cl +7 2O7, оксид серы (VII), кислотный; формула гидроксида, соответствующего высшему оксиду, HCl +7 O4, гидроксид кислотный, хлорная кислота; водородное соединение HCl -1 , летучее, так как хлор является неметаллом.

в) алюминий

1. Элемент алюминий имеет химический знак Al, атомный номер Z = 13. Алюминий расположен в третьем периоде, малом, в III A-группе, главной. Относительная атомная масса Ar(Al) = 27.

2. Строение атома:

а) заряд ядра атома алюминия +13. В состав ядра атома входят 13 протонов. Единственный в природе изотоп — это нуклид 27 Al. Число нейтронов в ядре этого нуклида равно 27 – 13 = 14.

б) электронная оболочка атомов содержит 13 электронов, которые распределены по трем энергетическим уровням; электронная схема: 13Al 2e, 8e, 3e; формула электронной конфигурации: 13Al 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 ; электронно-графическая схема:

в) конфигурация внешнего электронного слоя: 3s 2 3p 1 , значит, алюминий — р-элемент.

3. Степени окисления атомов элемента: высшая +3, так как на внешнем энергетическом уровне атома находится 3 электронов, низшая 0. Электроотрицательность: х(Al) = 1.5.

4. Простое вещество алюминий является металлом, агрегатное состояние при н. у. —твердое, химическая формула Al.

5. Формула высшего оксида Al +3 2O3, оксид алюминия, амфотерный; формула гидроксида, соответствующего высшему оксиду, Al(OH)3, гидроксид алюминия, амфотерный; водородное соединение Al -3 H3, нелетучее, так как алюминий является метал.

г) натрий

1. Элемент натрий имеет химический знак Na, атомный номер Z = 11. Натрий расположен в третьем периоде, малом, в I A-группе, главной. Относительная атомная масса Ar(Na) = 23.

2. Строение aтома:

а) заряд ядра атома натрия +11. В состав ядра атома входят 11 протонов. Самый распространённый в природе изотоп — это нуклид 23 Na. Число нейтронов в ядре этого нуклида равно 23 – 11 = 12.

б) электронная оболочка атомов содержит 11 электронов, которые распределены по трем энергетическим уровням; электронная схема: 11Na 2e, 8e, 1e; формула электронной конфигурации: 11Na 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 ; электронно-графическая схема:

в) конфигурация внешнего электронного слоя: 3s 1 , значит, натрий — s-элемент.

3. Степени окисления атомов элемента: высшая +1, так как на внешнем энергетическом уровне атома находится 1 электронов, низшая 0. Электроотрицательность: x(Na) = 0.9.

4. Простое вещество натрий является металлом, агрегатное состояние при н. у. — твердое, химическая формула Na.

5. Формула высшего оксида Na +1 2O, оксид натрия, основный; формула гидроксида, соответствующего высшему оксиду, NaOH, гидроксид натрия, основный (щелочь), водородное соединение Al -3 H3 нелетучее, гак как алюминий является металлом.

Решу ЕГЭ и Незнайка объединились,

чтобы запустить свои курсы ЕГЭ в Тик-Ток формате. Никаких скучных вебинаров, только залипательный контент!

Готовься к ЕГЭ в Тик-Ток формате

«Незнайка» и «Решу ЕГЭ» запускают свои курсы подготовки. Короткие видео, много практики и нереальная польза!

Задание № 17117

Число электронов во внешнем слое атома, ядро которого содержит 16 протонов, равно

Число протонов равно порядковому номеру элемента. Число электронов на внешнем уровне равно номеру в группы.

Сколько электронов содержится в электронной оболочке нейтрального атома, в атомном

Сколько электронов содержится в электронной оболочке нейтрального атома, в атомном ядре которого содержится 16 протонов и 15 нейтронов?

Задача №11.6.8 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»

Решение задачи:

Так как атом в целом электрически нейтрален, и заряд протона равен по модулю заряду электрона, то количество нейтронов в ядре атома \(n_p\) (которое по условию равно 16) должно быть равно количеству электронов в электронной оболочке атома \(n_e\), поэтому:

Ответ: 16.

Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.

Типы атомов — химические элементы 11-18

Портал Проза.ру предоставляет авторам возможность свободной публикации своих литературных произведений в сети Интернет на основании пользовательского договора. Все авторские права на произведения принадлежат авторам и охраняются законом. Перепечатка произведений возможна только с согласия его автора, к которому вы можете обратиться на его авторской странице. Ответственность за тексты произведений авторы несут самостоятельно на основании правил публикации и законодательства Российской Федерации. Данные пользователей обрабатываются на основании Политики обработки персональных данных. Вы также можете посмотреть более подробную информацию о портале и связаться с администрацией.

Ежедневная аудитория портала Проза.ру – порядка 100 тысяч посетителей, которые в общей сумме просматривают более полумиллиона страниц по данным счетчика посещаемости, который расположен справа от этого текста. В каждой графе указано по две цифры: количество просмотров и количество посетителей.

© Все права принадлежат авторам, 2000-2023. Портал работает под эгидой Российского союза писателей. 18+

Похожие публикации:

  1. Какие силы определяют взаимодействие заряженных частиц
  2. Какой документ определяет особенности эксплуатации средств измерений
  3. Когда появились очки виртуальной реальности
  4. Металл который ржавеет дизайн

Состав ядра атома. Расчет протонов и нейтронов

Согласно современным представлениям, атом состоит из ядра и расположенных вокруг него электронов. Ядро атома, в свою очередь, состоит из более малых элементарных частиц ‒ из определенного количества протонов и нейтронов (общепринятое название для которых – нуклоны), связанных между собой ядерными силами.

Количество протонов в ядре определяет строение электронной оболочки атома. А электронная оболочка определяет физико-химические свойства вещества. Число протонов соответствует порядковому номеру атома в периодической системе химических элементов Менделеева, именуется также зарядовое число, атомный номер, атомное число. Например, число протонов у атома Гелия – 2. В периодической таблице он стоит под номером 2 и обозначается как He2 Символом для обозначения количества протонов служит латинская буква Z. При записи формул зачастую цифра, указывающая на количество протонов, располагается снизу от символа элемента либо справа, либо слева: He2 / 2He.

Количество нейтронов соответствует определённому изотопу того или иного элемента. Изотопы – это элементы с одинаковым атомным номером (одинаковым количеством протонов и электронов), но с разным массовым числом. Массовое число – общее количество нейтронов и протонов в ядре атома (обозначается латинской буквой А). При записи формул массовое число указывается вверху символа элемента с одной из сторон: He 4 2/ 4 2He (Изотоп Гелия – Гелий — 4)

Таким образом, чтобы узнать число нейтронов в том или ином изотопе, следует от общего массового числа отнять число протонов. Например, нам известно, что в атоме Гелия-4 He 4 2 cодержится 4 элементарные частицы, так как массовое число изотопа – 4 . При этом нам известно, что He 4 2 меет 2 протона. Отняв от 4 (общее массовое число) 2 (кол-во протонов) получаем 2 – количество нейтронов в ядре Гелия-4.

ПРОЦЕСС РАСЧЁТА КОЛИЧЕСТВА ФАНТОМНЫХ ЧАСТИЧЕК ПО В ЯДРЕ АТОМА. В качестве примера мы не случайно рассмотрели Гелий-4 (He 4 2), ядро которого состоит из двух протонов и двух нейтронов. Поскольку ядро Гелия-4, именуемое альфа-частицей (α-частица) обладает наибольшей эффективностью в ядерных реакциях, его часто используют для экспериментов в этом направлении. Стоит отметить, что в формулах ядерных реакций зачастую вместо He 4 2 используется символ α.

Именно с участием альфа-частиц была проведена Э. Резерфордом первая в официальной истории физики реакция ядерного превращения. В ходе реакции α-частицами (He 4 2) «бомбардировались» ядра изотопа азота (N 14 7), вследствие чего образовался изотоп оксигена (O 17 8) и один протон (p 1 1)

Данная ядерная реакция выглядит следующим образом:

Осуществим расчёт количества фантомных частичек По до и после данного преобразования.

ДЛЯ РАСЧЁТА КОЛИЧЕСТВА ФАНТОМНЫХ ЧАСТИЧЕК ПО НЕОБХОДИМО:
Шаг 1. Посчитать количество нейтронов и протонов в каждом ядре:
— количество протонов указано в нижнем показателе;
— количество нейтронов узнаем, отняв от общего массового числа (верхний показатель) количество протонов (нижний показатель).

Шаг 2. Посчитать количество фантомных частичек По в атомном ядре:
— умножить количество протонов на количество фантомных частичек По, содержащихся в 1 протоне;
— умножить количество нейтронов на количество фантомных частичек По, содержащихся в 1 нейтроне;

Шаг 3. Сложить количество фантомных частичек По:
— сложить полученное количество фантомных частичек По в протонах с полученным количеством в нейтронах в ядрах до реакции;
— сложить полученное количество фантомных частичек По в протонах с полученным количеством в нейтронах в ядрах после реакции;
— сравнить количество фантомных частичек По до реакции с количеством фантомных частичек По после реакции.

ПРИМЕР РАЗВЁРНУТОГО ВЫЧИСЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ФАНТОМНЫХ ЧАСТИЧЕК ПО В ЯДРАХ АТОМОВ.
(Ядерная реакция с участием α-частицы (He 4 2), провёденная Э. Резерфордом в 1919 году)

ДО РЕАКЦИИ (N 14 7 + He 4 2)
N 14 7

Количество протонов: 7
Количество нейтронов: 14-7 = 7
Количество фантомных частичек По:
в 1 протоне – 12 По, значит в 7 протонах: (12 х 7) = 84;
в 1 нейтроне – 33 По, значит в 7 нейтронах: (33 х 7) = 231;
Общее количество фантомных частичек По в ядре: 84+231 = 315

He 4 2
Количество протонов – 2
Количество нейтронов 4-2 = 2
Количество фантомных частичек По:
в 1 протоне – 12 По, значит в 2 протонах: (12 х 2) = 24
в 1 нейтроне – 33 По, значит в 2 нейтронах: (33 х 2) = 66
Общее количество фантомных частичек По в ядре: 24+66 = 90

Итого, количество фантомных частичек По до реакции

N 14 7 + He 4 2
315 + 90 = 405

ПОСЛЕ РЕАКЦИИ (O 17 8) и один протон (p 1 1):
O 17 8
Количество протонов: 8
Количество нейтронов: 17-8 = 9
Количество фантомных частичек По:
в 1 протоне – 12 По, значит в 8 протонах: (12 х 8) = 96
в 1 нейтроне – 33 По, значит в 9 нейтронах: (9 х 33) = 297
Общее количество фантомных частичек По в ядре: 96+297 = 393

p 1 1
Количество протонов: 1
Количество нейтронов: 1-1=0
Количество фантомных частичек По:
В 1 протоне – 12 По
Нейтроны отсутствуют.
Общее количество фантомных частичек По в ядре: 12

Итого, количество фантомных частичек По после реакции
(O 17 8 + p 1 1):
393 + 12 = 405

Сравним количество фантомных частичек По до и после реакции:

До реакции После реакции
405 405

Количества фантомных частичек По до и после реакции равны.

ПРИМЕР СОКРАЩЁННОЙ ФОРМЫ ВЫЧИСЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ФАНТОМНЫХ ЧАСТИЧЕК ПО В ЯДЕРНОЙ РЕАКЦИИ.

Здесь и далее расчёты количества фантомных частичек По приведены в сокращённой форме, в которой отображено общее количество фантомных частичек По в каждом ядре, а также их сумма до и после реакции.

Известной ядерной реакцией является реакция взаимодействия α-частиц с изотопом бериллия, прикоторой впервые был обнаружен нейтрон, проявивший себя как самостоятельная частица в результате ядерного преобразования. Данная реакция была осуществлена в 1932 году английским физиком Джеймсом Чедвиком. Формула реакции:

213 + 90 → 270 + 33 — количество фантомных частичек По в каждом из ядер

303 = 303 — общая сумма фантомных частичек По до и после реакции

Количества фантомных частичек По до и после реакции равны.

Оглавление
  • ИСКОННАЯ ФИЗИКА АЛЛАТРА
  • История
  • О докладе
  • Атомы
  • Об эфире
  • Элементарные частицы
  • Человеческое восприятие
  • О нематериальном начале
  • Определения ИСКОННОЙ ФИЗИКИ АЛЛАТРА
  • Эзоосмическая решётка
  • Эзоосмическая ячейка
  • Эзоосмическая мембрана
  • Септонное поле
  • Реальная (стационарная) частичка По
  • Фантомная частичка По
  • Основные отличия реальных и фантомных частичек ПО
  • Эзоосмос
  • Процесс Эзоосмоса
  • Передача и распределение энергии и информации
  • Свободная энергия
  • Ассоциативные примеры процесса эзоосмоса, передачи и распределения энергии и информации
  • Структура элементарных частиц
  • Аллат
  • Фотон
  • Нейтрино
  • Электрон
  • Проверка известных формул и реакций
  • Состав ядра атома. Расчет протонов и нейтронов
  • Формы записи ядерных реакций
  • Формулы реакций, лежащие в основе управляемого термоядерного синтеза
  • Формулы реакций протон-протонного цикла (pp-цикл)
  • Формулы реакций углеродного цикла (CN-цикл)
  • Формулы фотоядерных реакций
  • Формулы ядерных реакций с участием нейтронов
  • Формулы реакций с участием α–частиц
  • ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *