Номер 4, страница 188 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

4. Сколько электронов, протонов, нейтронов и нуклонов содержится в следующих нейтральных атомах:

а) $ {}^{24}_{12} \text{Mg} $, $ {}^{26}_{12} \text{Mg} $;

б) $ {}^{40}_{18} \text{Ar} $, $ {}^{40}_{20} \text{Ca} $;

в) $ {}^{12}_{6} \text{C} $, $ {}^{14}_{7} \text{N} $?

Что объединяет каждую группу?

Ответ: а) изотопы; б) изобары.

Для определения состава атома используется стандартное обозначение $_{Z}^{A}X$, где $\text{X}$ – символ химического элемента, $\text{A}$ – массовое число (общее число нуклонов: протонов и нейтронов), $\text{Z}$ – зарядовое число (порядковый номер элемента в таблице Менделеева, равный числу протонов в ядре). Число нейтронов $\text{N}$ вычисляется по формуле $N = A - Z$. В электрически нейтральном атоме число электронов равно числу протонов.

Для атома магния-24 ($_{12}^{24}\text{Mg}$):
Число протонов (зарядовое число) $Z=12$.
Число электронов (атом нейтрален) равно числу протонов, то есть 12.
Число нуклонов (массовое число) $A=24$.
Число нейтронов $N = A - Z = 24 - 12 = 12$.

Для атома магния-26 ($_{12}^{26}\text{Mg}$):
Число протонов $Z=12$.
Число электронов равно 12.
Число нуклонов $A=26$.
Число нейтронов $N = A - Z = 26 - 12 = 14$.

Данные атомы имеют одинаковое число протонов ($Z=12$), но разное число нейтронов, а следовательно, и разные массовые числа. Такие разновидности атомов одного и того же химического элемента называются изотопами.

Ответ: для $_{12}^{24}\text{Mg}$ — 12 электронов, 12 протонов, 12 нейтронов, 24 нуклона; для $_{12}^{26}\text{Mg}$ — 12 электронов, 12 протонов, 14 нейтронов, 26 нуклонов. Группу объединяет то, что атомы являются изотопами одного элемента (магния).

Для атома аргона-40 ($_{18}^{40}\text{Ar}$):
Число протонов $Z=18$.
Число электронов равно 18.
Число нуклонов $A=40$.
Число нейтронов $N = A - Z = 40 - 18 = 22$.

Для атома кальция-40 ($_{20}^{40}\text{Ca}$):
Число протонов $Z=20$.
Число электронов равно 20.
Число нуклонов $A=40$.
Число нейтронов $N = A - Z = 40 - 20 = 20$.

Эти атомы имеют одинаковое массовое число ($A=40$), но разное число протонов (и, соответственно, являются атомами разных химических элементов). Такие атомы называются изобарами.

Ответ: для $_{18}^{40}\text{Ar}$ — 18 электронов, 18 протонов, 22 нейтрона, 40 нуклонов; для $_{20}^{40}\text{Ca}$ — 20 электронов, 20 протонов, 20 нейтронов, 40 нуклонов. Группу объединяет то, что атомы являются изобарами.

Для атома углерода-12 ($_{6}^{12}\text{C}$):
Число протонов $Z=6$.
Число электронов равно 6.
Число нуклонов $A=12$.
Число нейтронов $N = A - Z = 12 - 6 = 6$.

Для атома азота-14 ($_{7}^{14}\text{N}$):
Число протонов $Z=7$.
Число электронов равно 7.
Число нуклонов $A=14$.
Число нейтронов $N = A - Z = 14 - 7 = 7$.

Эти атомы имеют разные зарядовые и массовые числа, а также разное количество нейтронов, поэтому они не являются ни изотопами, ни изобарами, ни изотонами. Однако общей чертой для них является то, что в ядре каждого из этих атомов число протонов равно числу нейтронов (для $_{6}^{12}\text{C}$ имеем $Z=N=6$, а для $_{7}^{14}\text{N}$ имеем $Z=N=7$).

Ответ: для $_{6}^{12}\text{C}$ — 6 электронов, 6 протонов, 6 нейтронов, 12 нуклонов; для $_{7}^{14}\text{N}$ — 7 электронов, 7 протонов, 7 нейтронов, 14 нуклонов. Группу объединяет то, что в ядре каждого из этих атомов число протонов равно числу нейтронов.