Номер 5, страница 107 - гдз по физике 8 класс учебник Громов, Родина

Глава 3. Электрические явления. Параграф 26. Строение атома. Вопросы - номер 5, страница 107.

Условие.

5. Докажите, что атом в целом нейтрален.

Решение.

Решение

Атом является электрически нейтральным, и это можно доказать, рассмотрев его строение и заряды составляющих его частиц.

1. Строение атома. Атом состоит из центрального ядра и электронной оболочки. Ядро, в свою очередь, состоит из протонов и нейтронов, а электронная оболочка — из электронов, движущихся вокруг ядра.

2. Заряды частиц.
- Протоны ($p^+$) — это частицы с положительным электрическим зарядом. Величина этого заряда является фундаментальной и называется элементарным зарядом, обозначаемым как $\text{e}$. Таким образом, заряд одного протона равен $+e$.
- Нейтроны ($n^0$) — это частицы, не имеющие электрического заряда, то есть они нейтральны.
- Электроны ($e^-$) — это частицы с отрицательным электрическим зарядом. Важнейшим фактом является то, что заряд электрона по абсолютной величине (модулю) в точности равен заряду протона, но имеет противоположный знак. Заряд одного электрона равен $-e$.

3. Условие нейтральности. По определению, в нейтральном (неионизированном) атоме число протонов в ядре равно числу электронов в электронной оболочке. Это число называется атомным номером элемента и обозначается буквой $\text{Z}$.

4. Расчет общего заряда.
- Общий заряд ядра атома ($Q_{ядра}$) складывается из зарядов всех его протонов (поскольку нейтроны нейтральны). Если в ядре содержится $\text{Z}$ протонов, то его заряд:
$Q_{ядра} = Z \cdot (+e) = +Ze$
- Общий заряд электронной оболочки ($Q_{электронов}$) складывается из зарядов всех электронов. Поскольку в нейтральном атоме $\text{Z}$ электронов, их суммарный заряд равен:
$Q_{электронов} = Z \cdot (-e) = -Ze$
- Общий заряд всего атома ($Q_{атома}$) — это алгебраическая сумма заряда ядра и заряда электронной оболочки:
$Q_{атома} = Q_{ядра} + Q_{электронов} = (+Ze) + (-Ze) = 0$

Таким образом, положительный заряд ядра полностью компенсируется отрицательным зарядом электронов, и суммарный заряд атома оказывается равным нулю. Это и доказывает, что атом в целом является электрически нейтральным.

Ответ: Атом в целом нейтрален, так как количество положительно заряженных протонов в его ядре равно количеству отрицательно заряженных электронов на его оболочке. Поскольку абсолютные величины зарядов протона и электрона равны ($|q_p| = |q_e| = e$), суммарный положительный заряд ядра ($+Ze$) полностью компенсируется суммарным отрицательным зарядом электронов ($-Ze$), что в итоге дает нулевой общий заряд атома.