Карточка: строение атома

Что такое атом и из чего он состоит

Если в задачах по физике и химии путаются ядро, электроны и заряд, разобраться можно не зубрёжкой, а одной понятной схемой. Атом — это частица, из которой состоят вещества. Внутри него есть маленькое плотное ядро, а вокруг ядра движутся электроны. После этого разбора ты сможешь читать обозначения элементов, находить число частиц в атоме и не путать атом с ионом.

Ядро находится в центре атома и почти полностью содержит его массу. В ядре есть протоны и нейтроны. Протон имеет положительный заряд, нейтрон заряда не имеет. Электрон находится за пределами ядра и несёт отрицательный заряд. Размер атома намного больше размера ядра, поэтому между ядром и электронами условно говорят о большом «пустом» пространстве.

В обычном атоме число протонов равно числу электронов. Положительные и отрицательные заряды компенсируют друг друга, поэтому атом в целом электрически нейтрален.

Протоны, нейтроны и электроны

У каждой частицы внутри атома есть свои свойства. Заряд протона принимают за +1, заряд электрона — за −1, а заряд нейтрона — за 0. Масса протона и нейтрона примерно одинакова, а масса электрона очень мала по сравнению с ними. Поэтому при школьных расчётах массой электронов обычно пренебрегают.

Частица	Где находится	Заряд	Что определяет
Протон	В ядре	+1	Порядковый номер элемента
Нейтрон	В ядре	0	Изотоп и массовое число
Электрон	В электронной оболочке	−1	Химические свойства и заряд иона

Главное правило: число протонов не меняется у атомов одного химического элемента. Если протонов 8, это всегда кислород. Число нейтронов может отличаться, поэтому существуют изотопы одного элемента.

Порядковый номер и массовое число

В записи элемента используют два важных числа. Порядковый номер Z показывает число протонов в ядре. Для нейтрального атома он одновременно равен числу электронов. Массовое число A показывает общее число протонов и нейтронов в ядре.

Z = число протонов
A = число протонов + число нейтронов
число нейтронов = A − Z
для нейтрального атома: число электронов = Z

Например, у атома натрия ²³₁₁Na число протонов равно 11, электронов тоже 11, а нейтронов — 23 − 11 = 12. Верхний индекс связан с массой ядра, нижний — с зарядом ядра, то есть с порядковым номером элемента.

Не путай массовое число с относительной атомной массой из таблицы Менделеева. В школьной задаче массовое число обычно целое и относится к конкретному атому или изотопу. Относительная атомная масса может быть дробной, потому что учитывает смесь изотопов.

Для быстрой бесплатной практики можно открыть личный кабинет и решить несколько заданий на определение состава атома.

Электронная оболочка и энергетические уровни

Электроны располагаются не хаотично, а по энергетическим уровням, которые часто называют электронными слоями. Первый уровень может вместить не более 2 электронов, второй — не более 8, третий в простых школьных схемах рассматривают как слой до 8 электронов для первых элементов.

1-й уровень: до 2 электронов
2-й уровень: до 8 электронов
пример для кислорода: 2, 6
пример для натрия: 2, 8, 1

Электроны внешнего уровня называют валентными. Именно они сильнее всего влияют на способность атома вступать в химические реакции. Натрий имеет один внешний электрон и легко его отдаёт. Хлор имеет семь внешних электронов и стремится получить ещё один. Так образуются устойчивые ионы.

При построении электронной схемы сначала заполняют внутренний уровень, затем следующий. Сумма электронов во всех слоях должна совпасть с общим числом электронов атома. Если схема не сходится, проверь порядковый номер и заряд частицы.

После тренировки в бесплатной практике такие схемы начинают читаться почти автоматически: сначала находишь Z, затем распределяешь электроны по уровням.

Как решать задачи и не ошибаться

Разберём пример полностью. Определи состав частицы ³⁵₁₇Cl⁻: число протонов, нейтронов и электронов. Нижний индекс 17 даёт число протонов. Массовое число 35 позволяет найти нейтроны. Знак − означает, что частица получила один дополнительный электрон.

\( p = Z = 17 \)
\( n = A - Z = 35 - 17 = 18 \)
\( e = 17 + 1 = 18 \)
Ответ: 17 протонов, 18 нейтронов, 18 электронов.

Почему электронов стало 18? У нейтрального хлора их было бы 17. Отрицательный заряд появляется при присоединении электрона. Если заряд равен +1, электронов, наоборот, на один меньше: e = Z − 1.

Типичные ошибки возникают, когда массовое число принимают за количество нейтронов или забывают про знак иона. Ещё одна ошибка — считать, что при образовании иона меняется число протонов. Нет: изменение электронов превращает атом в ион, а смена числа протонов означала бы уже другой элемент.

Что запомнить

Атом состоит из ядра и электронной оболочки. В ядре находятся протоны и нейтроны, вне ядра — электроны. Порядковый номер Z равен числу протонов, а в нейтральном атоме ещё и числу электронов. Массовое число A равно сумме протонов и нейтронов.

\( p = Z \)
\( n = A - Z \)
нейтральный атом: e = Z
ион −1: e = Z + 1
ион +1: e = Z − 1

Решая задачу, действуй по порядку: прочитай символ и заряд, выпиши Z и A, найди протоны, нейтроны и электроны, затем проверь общий заряд. Такой алгоритм полезнее механического заучивания.

Следующий шаг — зарегистрируйся и реши 5 заданий бесплатно. Так ты сразу проверишь, умеешь ли применять правила к атомам и ионам, а не только узнавать их в тексте.