Номер 12, страница 23 - гдз по физике 8 класс дидактические материалы Марон, Марон

Тренировочные задания. Электрические явления. ТЗ-9. Электризация тел. Закон Кулона. Электрическое поле. Строение атома - номер 12, страница 23.

Условие.

12. а) Используя Периодическую систему химических элементов Д. И. Менделеева, определите состав атома гелия.

б) Во сколько раз масса атома углерода больше массы атома гелия? (Массой электронов пренебречь.)

в) Является ли нейтральным атом гелия, если вокруг его ядра обращается один электрон?

Решение.

а) Используя Периодическую систему химических элементов Д. И. Менделеева, определите состав атома гелия.

Для определения состава атома гелия (He) необходимо обратиться к Периодической системе химических элементов.

1. Гелий (He) имеет порядковый номер 2. Порядковый номер элемента равен числу протонов в ядре атома, а также числу электронов в нейтральном атоме. Следовательно, в атоме гелия 2 протона и 2 электрона.

2. Относительная атомная масса гелия, указанная в таблице, составляет примерно 4,0026 а.е.м. Массовое число (A) — это сумма числа протонов (Z) и нейтронов (N) в ядре. Для расчётов его округляют до ближайшего целого числа, поэтому для гелия $A = 4$.

3. Число нейтронов в ядре можно рассчитать по формуле $N = A - Z$. Для гелия: $N = 4 - 2 = 2$.

Таким образом, атом гелия состоит из ядра, содержащего 2 протона и 2 нейтрона, и электронной оболочки с 2 электронами.

Ответ: Атом гелия состоит из 2 протонов, 2 нейтронов и 2 электронов.

б) Во сколько раз масса атома углерода больше массы атома гелия? (Массой электронов пренебречь.) Дано:

Атом углерода (C)
Атом гелия (He)

Найти:

Отношение массы атома углерода к массе атома гелия: $\frac{m_{C}}{m_{He}}$

Решение:

В условии задачи указано, что массой электронов следует пренебречь. Масса электрона примерно в 1836 раз меньше массы протона, поэтому основная масса атома сосредоточена в его ядре, состоящем из протонов и нейтронов. Массы протона и нейтрона приблизительно равны.

Таким образом, масса атома примерно пропорциональна его массовому числу (A) — общему числу протонов и нейтронов в ядре.

1. Определим массовое число для гелия (He). Его относительная атомная масса ≈ 4. Следовательно, массовое число $A_{He} = 4$.

2. Определим массовое число для углерода (C). Его относительная атомная масса ≈ 12. Следовательно, массовое число $A_{C} = 12$.

3. Найдём отношение масс как отношение их массовых чисел:

$\frac{m_{C}}{m_{He}} \approx \frac{A_{C}}{A_{He}} = \frac{12}{4} = 3$

Ответ: Масса атома углерода больше массы атома гелия в 3 раза.

в) Является ли нейтральным атом гелия, если вокруг его ядра обращается один электрон?

Атом считается электрически нейтральным, когда суммарный положительный заряд всех протонов в его ядре равен суммарному отрицательному заряду всех его электронов.

Ядро гелия содержит 2 протона (как определено в пункте а). Заряд одного протона равен элементарному заряду $+e$. Таким образом, заряд ядра гелия составляет $q_{ядра} = 2 \cdot (+e) = +2e$.

Согласно условию, вокруг ядра обращается один электрон. Заряд электрона равен $-e$.

Суммарный заряд данной частицы равен сумме зарядов ядра и электрона: $q_{общий} = q_{ядра} + q_{электрона} = (+2e) + (-e) = +e$.

Поскольку суммарный заряд частицы не равен нулю, она не является нейтральной. Это положительно заряженный ион гелия ($He^+$).

Ответ: Нет, такая частица не является нейтральным атомом, так как её общий электрический заряд положителен. Это ион.