Номер 71.5, страница 245 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 71. Строение атома. Основы квантовой теории. Глава 10. Квантовые явления - номер 71.5, страница 245.

71.5 [1647] Чему равны заряд однократно ионизованного атома гелия и заряд ядра атома гелия?

Дано:

Атом гелия (He).
Элементарный заряд $e \approx 1.6 \cdot 10^{-19}$ Кл.

Найти:

$q_{иона}$ — заряд однократно ионизованного атома гелия.
$q_{ядра}$ — заряд ядра атома гелия.

Решение:

Атом гелия в нейтральном состоянии состоит из ядра и электронной оболочки. Ядро гелия содержит 2 протона и (в наиболее распространённом изотопе гелий-4) 2 нейтрона. На электронной оболочке находятся 2 электрона. Поскольку заряд протона ($+e$) равен по модулю заряду электрона ($-e$), а нейтрон не имеет заряда, нейтральный атом гелия электронейтрален (суммарный заряд равен нулю).

Заряд однократно ионизованного атома гелия

Однократная ионизация атома означает, что атом потерял один электрон. После этого у атома гелия остаётся ядро (2 протона) и один электрон на оболочке. Суммарный заряд такого иона ($He^+$) равен: $q_{иона} = 2 \cdot (+e) + 1 \cdot (-e) = 2e - e = +e$. Подставим числовое значение элементарного заряда: $q_{иона} = +1.6 \cdot 10^{-19}$ Кл.

Ответ: заряд однократно ионизованного атома гелия равен $+e$, что составляет примерно $1.6 \cdot 10^{-19}$ Кл.

Заряд ядра атома гелия

Ядро атома гелия (также известное как альфа-частица) состоит из 2 протонов и 2 нейтронов. Заряд ядра определяется только количеством протонов, так как нейтроны электрически нейтральны. Порядковый номер гелия в таблице Менделеева $Z=2$, что соответствует числу протонов в ядре. Заряд ядра равен: $q_{ядра} = Z \cdot e = 2 \cdot (+e) = +2e$. Подставим числовое значение элементарного заряда: $q_{ядра} = 2 \cdot 1.6 \cdot 10^{-19} \text{ Кл} = 3.2 \cdot 10^{-19}$ Кл.

Ответ: заряд ядра атома гелия равен $+2e$, что составляет примерно $3.2 \cdot 10^{-19}$ Кл.