Резерфорд сделал вывод, что внутри атома находится тяжелое положительно заряженное ядро.
?-частицы легкие и тоже заряжены положительно, поэтому сталкиваясь с ядром они от него отталкиваются. По законам электростатики одноименные заряды отталкиваются.
Если ?-частица напрямую сталкивается с ядром, она отталкивается и летит в обратную сторону. Если ?-частица пролетает очень близко к ядру, она меняет свою траекторию примерно на 90°. Чем дальше ?-частица пролетает от ядра, тем меньше угол ее отклонения. Некоторые ?-частицы пролетают настолько далеко от ядра, что они практически друг на друга не влияют. Резерфорд сделал вывод, что ядро занимает малу долю объема атома.
Вывод Резерфорда
В 1911 г. Эрнест Резерфорд представил Планетарную модель атома.
Планетарная модель атома
Планетарная модель атома строится на нескольких положениях. Атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов. Электроны движутся вокруг ядра по орбитам, как планеты вокруг Солнца. Электроны удерживаются на орбитах благодаря электростатическим силам: отрицательные электроны притягиваются к положительному ядру.
Планетарная модель атома
Более 99% массы атома сосредоточено в его ядре. Масса электронов настолько мала, что ею пренебрегают. Диаметр ядра в 100 000 раз меньше диаметра атома. Если радиус ядра принять 1 см, то радиус атома составит 1 км.
Резерфорд рассчитал диаметр ядра опираясь на общее число -частиц и долю тех, которые отклонились на определенные углы, По расчётам физика, ядро имеет диаметр порядка 10
м. Чтобы представить размер атома, представьте 1 мм поделенный на 100 частей и каждую часть, поделите еще на миллион.
Современная модель строения атома
Планетарная модель атома оказала существенный вклад в науку, но с развитием изучения строения атома оказалась, что эта модель не жизнеспособна. На смену ей пришли другие модели атомов, которые опираются на квантовую физику.
Состав атома
Ядро состоит из положительно заряженных протонов и нейтрально заряженных нейтронов. Эти частицы называют нуклонами от латинского nucleus – ядро.
Количество протонов и электронов одинаковое. Поскольку протоны и электроны заряжены противоположно их заряды компенсируют друг друга. Атом не имеет заряда. Нейтроны не влияют на заряд атома, но придают ему дополнительную массу.
Состав атома
Массы атомов
Массы атомов и молекул имеют значения порядка 10
кг.
На практике использовать такие маленькие значения не удобно, поэтому используют относительные атомные массы измеряемые в атомных единицах массы, сокращенно а.е.м.
1 а.е.м. – ???? массы атома углерода.
1 а.е.м. = 1,66 ? 10
г = 1,66 ? 10
кг.
Найти массу того или иного атома можно в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева. Значения относительных атомных масс (A
) измеряются в а.е.м.
Чтобы узнать абсолютную массу атома в кг нужно его относительную атомную массу умножить на 1 а.е.м.
m
(элемента) = Ar(элемента) ? 1,66 ? 10
Рассчитаем массу атома железа.
m
(Fe) = 55,845 ? 1,66 ? 10
= 9,27 ? 10
кг.
Ядра атомов
Виды ядер, с определенным числом протонов и нейтронов называют нуклидами.
Состав ядер часто выражают верхними и нижними индексами с левой стороны символа элемента. Верхний индекс – массовое число – обозначает массу ядра. Нижний индекс – зарядовое число – обозначает заряд ядра.
Обозначение состава ядра
Такая запись ядра атома углерода говорит, что масса его ядра 12, а заряд – 6.
Значения массовых и зарядовых чисел можно найти в Периодической системе химических элементов. Зарядовое число – это порядковый номер элемента.
Поскольку относительный заряд протона +1, то зарядовое число совпадает с количеством протонов:
.
Атом – электронейтральная частица. Электронейтральность возможна, если сумма отрицательных и сумма положительных зарядов равны между собой. Поскольку электрон и протон заряжены одинаково и отличаются только по знаку, то количество протонов равно количеству электронов:
