Состав атомного ядра

Что входит в состав атомного ядра

Если в задачах по химии путаются протоны, нейтроны и электроны, становится трудно определить элемент и состав его атома. Разберём тему по понятной схеме: ты научишься находить заряд ядра, число частиц и быстро проверять себя в заданиях ОГЭ и ЕГЭ.

Атом состоит из ядра и электронной оболочки. Ядро находится в центре атома и занимает очень маленький объём, но в нём сосредоточена почти вся масса атома. В состав ядра входят два вида частиц: протоны и нейтроны. Их общее название — нуклоны.

Протон имеет положительный заряд, нейтрон заряда не имеет. Электроны находятся вокруг ядра и обладают отрицательным зарядом. В обычном нейтральном атоме число протонов равно числу электронов, поэтому суммарный заряд атома равен нулю.

ядро = протоны + нейтроны
заряд протона: +1
заряд нейтрона: 0
заряд электрона: −1

Протоны, нейтроны и порядковый номер

Главный ориентир в периодической таблице — порядковый номер элемента Z. Он показывает число протонов в ядре. Именно количество протонов определяет, какой перед нами химический элемент: если оно изменилось, изменился и сам элемент.

Например, у углерода порядковый номер 6. Значит, в ядре любого атома углерода находится 6 протонов. У кислорода Z = 8, поэтому его атомное ядро содержит 8 протонов. Число электронов можно определить только для нейтрального атома: оно будет таким же, как число протонов.

Массовое число A показывает общее число протонов и нейтронов в ядре. Чтобы найти число нейтронов N, из массового числа вычитают порядковый номер.

Z = число протонов
A = число протонов + число нейтронов
\( N = A - Z \)
для нейтрального атома: число электронов = Z

Как читать запись атома

Состав ядра часто записывают с помощью символа элемента: массовое число A ставят сверху слева, а порядковый номер Z — снизу слева. Такая запись сразу сообщает две величины, необходимые для расчёта состава ядра.

Если символ элемента дан без массового числа, по одной только клетке таблицы нельзя точно узнать число нейтронов конкретного атома: у элемента могут быть разные изотопы. Среднее относительное атомное значение из таблицы обычно не равно массовому числу отдельного атома.

Рассмотрим запись натрия с массовым числом 23 и порядковым номером 11. В ядре будет 11 протонов, 23 − 11 = 12 нейтронов. У нейтрального атома натрия также 11 электронов. Если частица имеет заряд, число электронов уже может отличаться от числа протонов.

²³₁₁Na
протоны: 11
нейтроны: 23 − 11 = 12
электроны в нейтральном атоме: 11

Потренироваться на похожих заданиях можно в бесплатной практике в личном кабинете: после регистрации удобно возвращаться к теме и проверять ход решения.

Изотопы и ионы

Изотопы — это атомы одного элемента, у которых одинаковое число протонов, но разное число нейтронов. Поэтому их порядковый номер Z одинаков, а массовые числа A различаются. Химические свойства изотопов близки, поскольку они зависят прежде всего от строения электронной оболочки.

Частица	Протоны	Нейтроны	Электроны
¹²₆C	6	6	6
¹⁴₆C	6	8	6
Na⁺	11	зависит от изотопа	10

Ион образуется, когда атом отдаёт или принимает электроны. Положительный ион, например Na⁺, имеет электронов на один меньше, чем протонов. Отрицательный ион, например Cl⁻, имеет электронов на один больше. При этом состав ядра во время образования иона не меняется.

Разобранный пример и типичные ошибки

Определи состав ядра и число электронов частицы ³⁵₁₇Cl⁻. Работаем строго по шагам: нижний индекс даёт порядковый номер, верхний — массовое число.

Z = 17 → протонов 17
A = 35 → протонов + нейтронов = 35
\( N = 35 - 17 = 18 \)
заряд −1 → электронов на 1 больше
электронов = 17 + 1 = 18
ответ: 17 протонов, 18 нейтронов, 18 электронов

Частая ошибка — считать, что отрицательный заряд добавляет нейтрон. Это неверно: при образовании иона меняется только число электронов. Другая ошибка — использовать среднюю атомную массу из таблицы как точное массовое число. В учебных задачах массовое число обычно дано явно в записи частицы.

Ещё одна проверка: для частицы с зарядом −1 электронов должно быть на один больше, а с зарядом +2 — на два меньше. Если результат не согласуется со знаком заряда, вернись к подсчёту электронов.

Что запомнить

Ядро атома состоит из протонов и нейтронов. Протоны определяют химический элемент, поэтому их число равно порядковому номеру Z. Массовое число A равно сумме протонов и нейтронов, а число нейтронов находят по формуле N = A − Z.

У нейтрального атома число электронов равно числу протонов. У положительного иона электронов меньше, у отрицательного — больше. Изотопы имеют одинаковое число протонов, но разное число нейтронов. Эти правила позволяют решать большинство базовых задач на состав атомного ядра.

Для закрепления зарегистрируйся и реши 5 заданий бесплатно в личном кабинете. Если готовишься к экзамену, полезно также посмотреть подборки заданий ОГЭ и заданий ЕГЭ.