Вопрос №2.

Атом - наименьшая частица химического элемента. Атом состоит: - из положительно заряженного ядра; из отрицательно заряженных электронов. Атом электрически нейтрален, электрический заряд его ядра равен абсолютной величине суммарного заряда всех его электронов. Атом может соединяться с другими атомами химическим путем. Для измерения масс атомов и молекул в физике и химии принята единая система измерения. Эти величины измеряются в относительных единицах - атомных единицах массы. Атомная единица массы (а.е.м.) равна 1/12 массы m атома углерода ¹²С (m одного атома ¹²С равна 1,993 • 10^-26 кг).

1 a.е.м. = (1/12)*m(¹²С) = 1,661* 10^-27 кг = 1,661·10^-24 г

Относительная атомная масса элемента (Аг) - это безразмерная величина, равная отношению средней массы атома элемента к 1/12 массы атома ¹²С. При расчете относительной атомной массы учитывается изотопный состав элемента (таблица Д.И.Менделеева)

Абсолютная масса атома (m) равна относительной атомной массе, умноженной на 1 а.е.м. Например, для атома водорода абсолютная масса определяется следующим образом: m(Н) = 1.008 • 1,66] • 10^-27 кг = 1.674 • 10^-27 кг

Число Авогадро, постоянная Авогадро - число частиц, содержащихся в моле вещества; опытным путем установлено, что это число равно N_А = 6.02213*10^2З[1/моль]; названа в честь итальянского физика и химика Амедео Авогадро, который на заре развития атомной теории (1811) выдвинул гипотезу, согласно которой при одинаковых температуре и давлении в равных объемах идеального газа содержится одинаковое количество молекул (впоследствии была подтверждена и получила название закона Авогадро.

Вопрос №3.

Составные части атома.

Атомное ядро - положительно заряженная центральная часть атома, имеющая объем, в котором сосредоточена основная его масса. Атомное ядро состоит из протонов и нейтронов. Число протонов определяет заряд атомного ядра.

Протоны - носители положительного заряда ядра. Их число определяет величину заряда ядра, и следовательно, атомный (порядковый) номер химического элемента. Масса протона m_р = 1,6726485*10-²⁷кг; в атомных единицах массы (а.е.м.) 1,007276470(11); в энергетических единицах ~938,3 МэВ. Электрический заряд протона положителен, по абсолютной величине он равен заряду электрона 1,6021892·10-¹⁹Кл.

Нейтрон - электрически нейтральная частица. Масса нейтрона равна массе протона.

Электрон - легчайшая элементарная частица атома, несущая отрицательный заряд, равный 1,602·10-¹⁹Кл. Заряд е условно принимают за -1. Масса е равна 9,1095*10-²⁸г., что составляет 1/1836 массы самого легкого элемента - водорода.

Изотопы - разновидности одного и того же химического элемента, отличающиеся массой атомов. Ядра атомов изотопов различаются числом нейтронов.

Изобары - атомы различных химических элементов с одинаковым массовым числом. Ядра содержат равное число нуклонов, но различные числа протонов и нейтронов.

Вопрос №4.

Опыты Резерфорда

Масса электронов в несколько тысяч раз меньше массы атомов. Так как атом в целом нейтрален, следовательно, основная масса атома приходится на его положительно заряженную часть. Для экспериментального исследования распределения положительного заряда, а значит, и массы внутри атома великий физик Э. Резерфорд (1871 - 1937) предложил в 1906 г. применить зондирование атома с помощью α-частиц. Эти частицы возникают при распаде радия и некоторых других элементов. Их масса примерно в 8000 раз больше массы электрона, а положительный заряд равен по модулю удвоенному заряду электрона. Это не что иное, как полностью ионизированные атомы гелия. Скорость α-частиц очень велика: она составляет 1/15 скорости света. Этими частицами Резерфорд бомбардировал атомы тяжелых элементов. Электроны вследствие своей малой массы не могут заметно изменить траекторию α-частицы. Рассеяние α-частиц может вызвать только положительно заряженная часть атома. Таким образом, по рассеянию ­частиц можно определить характер распределения положительного заряда и массы внутри атома. Резерфорд попытался обнаружить отклонение α-частиц на большие углы. Совершенно неожиданно оказалось, что небольшое число α-частиц (примерно одна из двух тысяч) отклонились на углы, большие 90. Позднее Резерфорд признался, что, предложив ученикам эксперимент по наблюдению рассеяния частиц на большие углы, он сам не верил в положительный результат. Очевидно, что α-частица могла быть отброшена назад лишь в том случае, если положительный заряд атома и его масса сконцентрированы в очень малой области пространства. Так Резерфорд пришел к идее атомного ядра - тела малых размеров, в котором сконцентрированы почти вся масса и весь положительный заряд атома. Подсчитывая число α-частиц, рассеянных на различные углы, Резерфорд смог оценить размеры ядра. Оказалось, что оно имеет диаметр порядка 10^-10 см. Впоследствии удалось определить и заряд ядра. При условии, что заряд электрона принят за единицу, заряд ядра в точности равен порядковому номеру данного химического элемента в таблице Менделеева. Из опытов Резерфорда непосредственно вытекает планетарная модель атома. В центре ядра расположено положительно заряженное атомное ядро, в котором сосредоточена почти вся масса атома. В целом атом нейтрален. Поэтому число внутриатомных электронов, как и заряд ядра, равно порядковому номеру элемента в периодической системе. Покоиться электроны внутри атома не могут, так как они упали бы на ядро. Они движутся вокруг ядра, подобно тому как планеты обращаются вокруг Солнца. Такой характер движения электронов определяется действием кулоновских сил со стороны ядра. В атоме водорода вокруг ядра обращается всего лишь один электрон. Ядро атома водорода имеет положительный заряд, равный по модулю заряду электрона, и массу, примерно в 1836,1 раза большую массы электрона. Это ядро было названо протоном и стало рассматриваться как элементарная частица. Размер атома - это радиус орбиты его электрона. Атомы устойчивы и в невозбужденном состоянии могут существовать неограниченно долго, совершенно не излучая электромагнитные волны.