Страница 4 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

• Какое строение имеет атом?

Атом — это мельчайшая, электронейтральная, химически неделимая частица вещества, состоящая из положительно заряженного ядра и движущихся вокруг него отрицательно заряженных электронов. Представление о строении атома описывается планетарной моделью, предложенной Эрнестом Резерфордом, которая была впоследствии уточнена с помощью квантовой механики.

Ядро — это центральная и наиболее массивная часть атома, занимающая ничтожно малый объем по сравнению со всем атомом (диаметр ядра примерно в 100 000 раз меньше диаметра атома). Однако в ядре сконцентрировано более 99,9% всей массы атома. Оно имеет положительный электрический заряд и состоит из двух видов частиц, которые вместе называются нуклонами:

• Протоны ($p^+$). Это частицы, обладающие положительным элементарным зарядом. Число протонов в ядре (зарядовое число $Z$) уникально для каждого химического элемента и определяет его порядковый номер в Периодической системе Д. И. Менделеева. Именно количество протонов определяет химические свойства элемента.
• Нейтроны ($n^0$). Это частицы, не имеющие электрического заряда (электронейтральные). Масса нейтрона почти равна массе протона. Нейтроны обеспечивают стабильность ядра, "разбавляя" положительно заряженные протоны и удерживая их вместе силами сильного ядерного взаимодействия. Атомы одного и того же элемента, имеющие разное число нейтронов, называются изотопами.

Сумма числа протонов ($Z$) и нейтронов ($N$) в ядре называется массовым числом ($A$), то есть $A = Z + N$.

Вокруг ядра находится электронная оболочка, которая состоит из движущихся электронов.

• Электроны ($e^-$). Это элементарные частицы с отрицательным элементарным зарядом. Масса электрона чрезвычайно мала, примерно в 1836 раз меньше массы протона.

В нейтральном атоме количество электронов в оболочке строго равно количеству протонов в ядре, поэтому их заряды взаимно компенсируются, и атом в целом является электрически нейтральным. В отличие от планет, вращающихся по орбитам, движение электрона описывается законами квантовой механики. Невозможно точно указать его траекторию, а можно лишь говорить о вероятности его нахождения в той или иной области пространства. Область пространства вокруг ядра, в которой вероятность обнаружить данный электрон наиболее высока (обычно >90%), называется атомной орбиталью или электронным облаком. Электронная оболочка имеет слоистую структуру: электроны распределяются по энергетическим уровням и подуровням, что определяет химическую активность атома и его способность образовывать химические связи.

Ответ: Атом имеет ядерное строение: он состоит из очень маленького, плотного, положительно заряженного ядра и окружающей его электронной оболочки. Ядро содержит протоны (положительно заряженные) и нейтроны (нейтральные), в нем сосредоточена почти вся масса атома. Электронная оболочка состоит из отрицательно заряженных электронов, которые движутся вокруг ядра не по траекториям, а образуют вероятностные "облака" — орбитали. В нейтральном атоме число электронов равно числу протонов, что делает атом в целом электрически нейтральным.

• Вспомните, какие частицы входят в состав атомных ядер.

Атомные ядра, расположенные в центре атомов, состоят из двух типов частиц, которые совокупно называются нуклонами. Эти частицы — протоны и нейтроны. Они удерживаются вместе в чрезвычайно малом объеме ядра благодаря сильному ядерному взаимодействию.

Протоны ($p^+$) — это частицы, обладающие положительным элементарным электрическим зарядом. Количество протонов в ядре (зарядовое число $Z$) определяет, к какому химическому элементу относится атом. Например, любой атом с 6 протонами в ядре является атомом углерода.

Нейтроны ($n^0$) — это электрически нейтральные частицы, то есть не имеющие заряда. Масса нейтрона немного больше массы протона. Атомы одного и того же элемента могут иметь разное число нейтронов в ядре. Такие разновидности атомов называются изотопами. Например, ядро самого распространенного изотопа водорода (протия) состоит только из одного протона, а ядро его изотопа дейтерия — из одного протона и одного нейтрона.

Ответ: В состав атомных ядер входят протоны (положительно заряженные частицы) и нейтроны (электрически нейтральные частицы).

• Что такое радиоактивность?

Что такое радиоактивность?

Радиоактивность (от латинских слов radius — луч и activus — действенный) — это явление самопроизвольного (спонтанного) превращения неустойчивых атомных ядер в ядра других химических элементов. Этот процесс, называемый радиоактивным распадом, всегда сопровождается испусканием ионизирующего излучения.

Причиной радиоактивности является нестабильность атомных ядер. В ядре атома действуют два типа сил: сильное ядерное взаимодействие, притягивающее друг к другу нуклоны (протоны и нейтроны), и электростатическое отталкивание между одноименно заряженными протонами. В неустойчивых ядрах (особенно у тяжелых элементов) баланс между этими силами нарушается, что приводит к распаду ядра с целью перехода в более стабильное, энергетически выгодное состояние.

Это явление было открыто в 1896 году французским физиком Анри Беккерелем, а сам термин "радиоактивность" был предложен Марией Склодовской-Кюри.

Основные виды радиоактивного излучения, возникающего при распаде:

1. Альфа-распад (α-распад). Ядро испускает альфа-частицу, которая является ядром атома гелия ($_{2}^{4}\text{He}$). В результате этого массовое число исходного ядра уменьшается на 4, а его зарядовое число (порядковый номер в таблице Менделеева) — на 2. Таким образом, образуется ядро нового химического элемента. Схема реакции:

$_{Z}^{A}\text{X} \rightarrow _{Z-2}^{A-4}\text{Y} + _{2}^{4}\text{He}$

2. Бета-распад (β-распад). Этот распад связан с превращением нуклонов внутри ядра. Наиболее распространенным является бета-минус-распад ($\beta^{-}$), при котором один из нейтронов ядра превращается в протон, испуская при этом электрон ($_{-1}^{0}\text{e}$) и частицу под названием электронное антинейтрино ($\bar{\nu}_e$). Массовое число ядра остается неизменным, а зарядовое число увеличивается на единицу. Схема реакции:

$_{Z}^{A}\text{X} \rightarrow _{Z+1}^{A}\text{Y} + _{-1}^{0}\text{e} + \bar{\nu}_e$

3. Гамма-излучение (γ-излучение). Этот вид излучения обычно сопровождает альфа- и бета-распады. Дочернее ядро, образовавшееся после распада, может оказаться в возбужденном состоянии, то есть обладать избыточной энергией. Ядро переходит в основное, стабильное состояние, испуская этот избыток энергии в виде гамма-кванта ($\gamma$) — фотона очень высокой энергии. При гамма-излучении ни массовое, ни зарядовое число ядра не изменяются, так как оно представляет собой лишь сброс энергии. Схема реакции:

$_{Z}^{A}\text{X}^* \rightarrow _{Z}^{A}\text{X} + \gamma$

(звездочка * обозначает ядро в возбужденном состоянии).

Ответ: Радиоактивность — это способность неустойчивых атомных ядер самопроизвольно распадаться, превращаясь в другие ядра и испуская при этом ионизирующее излучение в виде альфа-частиц, бета-частиц и/или гамма-квантов.