Тема 4. Строение атома: протоны, нейтроны, электроны

Заряд ядра, число протонов/нейтронов/электронов, распределение электронов по слоям. 100 заданий на отработку.

Простыми словами

Атом похож на крошечную Солнечную систему: в центре тяжёлое положительное ядро, вокруг — лёгкие отрицательные электроны, расположенные слоями. Почти вся масса атома — в ядре, хотя ядро в десятки тысяч раз меньше самого атома.

Ядро состоит из протонов $p^{+}$ и нейтронов $n^{0}$ . Атом в целом не заряжен: плюсов в ядре столько же, сколько минусов-электронов.

Три частицы

Частица	Заряд	Масса (а. е. м.)	Где	Сколько в атоме
протон $p^{+}$	$+ 1$	≈ 1	в ядре	$= Z$ — порядковому номеру (заряду ядра)
нейтрон $n^{0}$	$0$	≈ 1	в ядре	$= A - Z$
электрон $e^{-}$	$- 1$	≈ 1/1840	на электронных слоях	$= Z$ (в нейтральном атоме)

A = Z + N

массовое число = протоны + нейтроны

где $A$ — массовое число (округлённая относительная атомная масса из таблицы), $Z$ — порядковый номер (число протонов), $N$ — число нейтронов.

Сколько протонов, нейтронов и электронов в атоме натрия?

По таблице: Na — № 11, $A_{r} \approx 23$ .
Протонов $Z = 11$ , электронов тоже $11$ .
Нейтронов $N = 23 - 11 = 12$ .

Водород H: № 1 → 1 протон, 1 электрон; $A = 1$ → нейтронов $0$ . Хлор Cl: № 17 → 17 протонов и 17 электронов; у изотопа $^{35} Cl$ нейтронов $35 - 17 = 18$ .

Атомы одного элемента с одинаковым числом протонов, но разным числом нейтронов: $^{35} Cl$ и $^{37} Cl$ ; $^{1} H$ , $^{2} H$ , $^{3} H$ . Элемент определяется только числом протонов.

Электронные слои

Электроны заполняют слои (энергетические уровни) начиная с ближайшего к ядру. Число слоёв = номер периода. Для первых 20 элементов: на 1-м слое не более 2 электронов, на 2-м — не более 8, на 3-м — 8, после чего у калия и кальция начинает заполняться 4-й слой. Максимум на слое с номером $n$ — $2 n^{2}$ (2, 8, 18, 32).

Углерод (2-й период — 2 слоя) и натрий (3-й период — 3 слоя)

Элемент	Z	Слои	Элемент	Z	Слои
H	1	1	Na	11	2, 8, 1
He	2	2	Mg	12	2, 8, 2
Li	3	2, 1	Al	13	2, 8, 3
C	6	2, 4	S	16	2, 8, 6
N	7	2, 5	Cl	17	2, 8, 7
O	8	2, 6	K	19	2, 8, 8, 1
F	9	2, 7	Ca	20	2, 8, 8, 2

Для элементов главных подгрупп число электронов на внешнем слое = номеру группы. Проверка: у S (VI группа) снаружи 6 электронов, у Cl (VII) — 7.

Число нейтронов не равно порядковому номеру — его считают как $A - Z$ . И в ионе электронов уже не $Z$ : у $N a^{+}$ их $11 - 1 = 10$ , у $C l^{-}$ — $17 + 1 = 18$ .

Примеры заданий

Это несколько заданий из тренажёра, остальные — в тренажёре в начале страницы.

Сколько протонов содержится в ядре атома водорода?

Показать ответ

Ответ: 1
Решение. Число протонов = порядковый номер элемента: у водород Z = 1.

Сколько электронов в электронной оболочке нейтрального атома водорода?

Показать ответ

Ответ: 1
Решение. В нейтральном атоме число электронов равно числу протонов: у водород это 1.

В ядре атома водород 1 протонов и 0 нейтронов. Чему равно массовое число атома?

Показать ответ

Ответ: 1
Решение. A = Z + N = 1 + 0 = 1.

В ядре атома некоторого элемента 1 протонов. Что это за элемент?

Ne (неон)
F (фтор)
H (водород)
He (гелий)

Показать ответ

Ответ: H (водород)
Решение. 1 протонов соответствуют элементу H (водород) (порядковый номер 1).

Чему равен заряд ядра атома водород?

-1
0
+2
+1

Показать ответ

Ответ: +1
Решение. Заряд ядра атома численно равен порядковому номеру: +1.

Сколько электронных слоёв (энергетических уровней) у атома водород?

Показать ответ

Ответ: 1
Решение. Электроны атома водород распределены по слоям: 1. Всего слоёв — 1 (совпадает с номером периода).

Сколько электронов на внешнем электронном слое атома водород?

Показать ответ

Ответ: 1
Решение. Электроны атома водород по слоям: 1. На внешнем слое — 1 электрон(ов).

Сколько электронов в электронной оболочке нейтрального атома гелия?

Показать ответ

Ответ: 2
Решение. В нейтральном атоме число электронов равно числу протонов: у гелий это 2.