Масса протона и электрона нейтрона: столпотворение внутри материи / Хабр

в самом сердце материи / Хабр

Рис. 1

Ядро атома получается крохотным, его радиус в 10 000–100 000 раз меньше всего атома. Каждое ядро содержит определённое количество протонов (обозначим его Z) и определённое количество нейтронов (обозначим его N), скреплённых вместе в виде шарика, по размеру не сильно превышающего сумму их размеров. Отметим, что протоны и нейтроны вместе часто называют «нуклонами», а Z+N часто называют A – общее количество нуклонов в ядре. Также Z, «атомное число» – количество электронов в атоме.

Типичное мультяшное изображение атома (рис. 1) чрезвычайно преувеличивает размер ядра, но более-менее правильно представляет ядро как небрежно соединённое скопление протонов и нейтронов.

Содержимое ядра

Откуда нам известно, что находится в ядре? Эти крохотные объекты просто охарактеризовать (и это было просто исторически) благодаря трём фактам природы.

1. Протон и нейтрон отличаются по массе всего лишь на тысячную часть, так что если нам не нужна чрезвычайная точность, можно сказать, что у всех нуклонов масса одинакова, и назвать её массой нуклона, m_нуклон:

m_протон ≈ m_{нейтрон} ≈ m_нуклон

(≈ означает «примерно равно»)

2. Количество энергии, необходимой для удержания вместе протонов и нейтронов в ядре, относительно мало – порядка тысячной доли части энергии массы (E = mc²) протонов и нейтронов, так что масса ядра почти равна сумме масс его нуклонов:

M_ядро ≈ (Z+N) × m_нуклон

3. Масса электрона равняется 1/1835 массы протона – так что почти вся масса атома содержится в его ядре:

M_атом ≈ M_ядро

Тут подразумевается наличие четвёртого важного факта: все атомы определённого изотопа определённого элемента одинаковы, как и все их электроны, протоны и нейтроны.

Поскольку в самом распространённом изотопе водорода содержится один электрон и один протон:

M_{водород} ≈ m_протон ≈ m_нуклон

масса атома M_атом определённого изотопа просто равна Z+N, помноженному на массу атома водорода

M_атом ≈ M_ядро ≈ (Z+N) × m_нуклон ≈ (Z+N) × M_{водород}

и погрешность этих уравнений примерно равна 0,1%.

Поскольку нейтроны электрически нейтральны, электрический заряд Q_ядро ядра просто равен количеству протонов, помноженному на электрический заряд протона («e»):

Q_ядро = Z × Q_протон = Z × e

В отличие от предыдущих уравнений, это уравнение выполняется точно.

Подытожим:

Z = Q_ядро / e

A = Z + N ≈ M_атом / M_{водород}

Эти уравнения проиллюстрированы на рис. 2

Рис. 2

Используя открытия последних десятилетий XIX века и первых десятилетий XX, физики знали, как измерить в эксперименте оба обозначенных красным значения: заряд ядра в e, и массу любого атома в атомах водорода. Так что эти значения были известны уже в 1910-х. Однако правильно интерпретировать их смогли только в 1932 году, когда Джеймс Чедвик определил, что нейтрон (идею которого предложил Эрнест Резерфорд в 1920-м) является отдельной частицей. Но как только стало понятно, что нейтроны существуют, и что их масса практически равна массе протона, сразу же стало ясно, как интерпретировать числа Z и N — количество протонов и нейтронов. А также сразу родилась новая загадка – почему у протонов и нейтронов почти одинаковая масса.

Честно говоря, физикам того времени с научной точки зрения страшно повезло, что всё это было так легко установить. Закономерности масс и зарядов настолько просты, что даже самые долгие загадки были раскрыты сразу после открытия нейтрона. Если бы хотя бы один из перечисленных мною фактов природы оказался неверным, тогда на то, чтобы понять, что происходит внутри атомов и их ядер, ушло бы гораздо больше времени.

Рис. 3

К сожалению, с других точек зрения было бы гораздо лучше, если бы всё оказалось сложнее. Вряд ли можно было подобрать худший момент для этого научного прорыва. Открытие нейтрона и понимание структуры атома совпало с мировым экономическим кризисом, известным, как Великая Депрессия, и с появлением нескольких авторитарных и экспансионистских правительств в Европе и Азии. Быстро началась гонка ведущих научных держав в области понимания и получения энергии и оружия из ядра атома. Реакторы, выдающие ядерную энергию, были получены всего за десять лет, а за тринадцать – ядерное оружие. И сегодня нам приходится жить с последствиями этого.

Откуда нам известно, что ядро атома маленькое?

Одно дело – убедить себя, что определённое ядро определённого изотопа содержит Z протонов и N нейтронов; другое – убедить себя, что ядра атомов крохотные, и что протоны с нейтронами, будучи сжатыми вместе, не размазываются в кашу и не разбалтываются в месиво, а сохраняют свою структуру, как подсказывает нам мультяшное изображение. Как это можно подтвердить?

Я уже упоминал, что атомы практически пусты. Это легко проверить. Представьте себе алюминиевую фольгу; сквозь неё ничего не видно. Поскольку она непрозрачная, вы можете решить, что атомы алюминия:

1. Настолько крупные, что между ними нет просветов,

2. Настолько плотные и твёрдые, что свет сквозь них не проходит.

Насчёт первого пункта вы будете правы; в твёрдом веществе между двумя атомами почти нет свободного пространства. Это можно наблюдать на изображениях атомов, полученных при помощи особых микроскопов; атомы похожи на маленькие сферы (краями которых служат края электронных облаков), и они довольно плотно упакованы. Но со вторым пунктом вы ошибётесь.

Рис. 4

Если бы атомы были непроницаемыми, тогда сквозь алюминиевую фольгу ничто не смогло бы пройти – ни фотоны видимого света, ни рентгеновские фотоны, ни электроны, ни протоны, ни атомные ядра. Всё, что вы направили бы в сторону фольги, либо застревало бы в ней, либо отскакивало бы – точно так же, как любой кинутый объект должен отскочить или застрять в гипсокартонной стенке (рис. 3). Но на самом деле электроны высокой энергии легко могут пройти через кусочек алюминиевой фольги, как и рентгеновские фотоны, высокоэнергетические протоны, высокоэнергетические нейтроны, высокоэнергетические ядра, и так далее. Электроны и другие частицы – почти все, если точнее – могут пройти через материал, не потеряв ни энергии, ни импульса в столкновениях с чем-либо, содержащимся внутри атомов. Лишь малая часть их ударится об атомное ядро или электрон, и в этом случае они могут потерять большую часть своей начальной энергии движения. Но большая часть электронов, протонов, нейтронов, рентгеновских лучей и всякого такого просто спокойно пройдут насквозь (рис. 4). Это не похоже на швыряние гальки в стену; это похоже на швыряние гальки в сетчатый забор (рис. 5).

Рис. 5

Чем толще фольга – к примеру, если складывать всё больше и больше листов фольги вместе – тем вероятнее частицы, запущенные в неё, столкнуться с чем-либо, потеряют энергию, отскочат, изменят направление движения или даже остановятся. То же было бы верно, если бы вы наслаивали одну за другой проволочные сетки (рис. 6). И, как вы понимаете, из того, насколько далеко средняя галька может проникнуть сквозь слои сетки и насколько велики разрывы в сетке, учёные могут подсчитать на основании пройденной электронами или атомными ядрами дистанции, насколько атом пустой.

Рис. 6

Посредством таких экспериментов физики начала XX века установили, что внутри атома ничто – ни атомное ядро, ни электроны – не может быть большим, чем одна тысячная миллионных миллионных долей метра, то есть в 100 000 раз меньше самого атома. То, что такого размера достигает ядро, а электроны по меньшей мере в 1000 раз меньше, мы устанавливаем в других экспериментах – например, в рассеянии высокоэнергетических электронов друг с друга, или с позитронов.

Чтобы быть ещё более точным, следует упомянуть, что некоторые частицы потеряют часть энергии в процессе ионизации, в котором электрические силы, действующие между летящей частицей и электроном, могут вырвать электрон из атома. Это дальнодействующий эффект, и столкновением на самом деле не является. Итоговая потеря энергии значительна для летящих электронов, но не для летящего ядра.

Вы можете задуматься над тем, похоже ли то, как частицы проходят сквозь фольгу, на то, как пуля проходить сквозь бумагу – расталкивая части бумаги в стороны. Возможно, первые несколько частиц просто расталкивают атомы в стороны, оставляя большие отверстия, через которые проходят последующие? Мы знаем, что это не так, поскольку мы можем провести эксперимент, в котором частицы проходят внутрь и наружу контейнера, сделанного из металла или стекла, внутри которого вакуум. Если бы частица, проходя через стенки контейнера, создавала отверстия по размеру превышающие атомы, тогда внутрь устремились бы молекулы воздуха, и вакуум бы исчез. Но в таких экспериментах вакуум остаётся!

Также довольно легко определить, что ядро – это не особенно структурированная кучка, внутри которой нуклоны сохраняют свою структуру. Об этом уже можно догадаться по тому факту, что масса ядра очень близка к сумме масс содержащихся в нём протонов и нейтронов. Это выполняется и для атомов, и для молекул – их массы почти равны сумме масс их содержимого, кроме небольшой коррекции на связывающую энергию – и это отражено в том факте, что молекулы довольно легко разбить на атомы (к примеру, нагрев их так, чтобы они сильнее сталкивались друг с другом), и выбить электроны из атомов (опять-таки, при помощи нагрева). Сходным образом относительно легко разбить ядра на части, и этот процесс будет называться расщеплением, или собрать ядро из более мелких ядер и нуклонов, и этот процесс будет называться синтезом. К примеру, относительно медленно двигающиеся протоны или небольшие ядра, сталкивающиеся с более крупным ядром, могут разбить его на части; нет необходимости, чтобы сталкивающиеся частицы двигались со скоростью света.

Рис. 7

Но чтобы понять, что это не является неизбежным, упомяну, что этими свойствами не обладают сами протоны и нейтроны. Масса протона не равняется примерной сумме масс содержащихся в нём объектов; протон нельзя разбить на части; а для того, чтобы протон продемонстрировал что-нибудь интересное, необходимы энергии, сравнимые с энергией массы самого протона. Молекулы, атомы и ядра относительно просты; протоны и нейтроны чрезвычайно сложны.

Протонно-нейтронная модель строения атома. Ядерные силы — урок. Физика, 9 класс.

Атомные единицы массы

При изучении строения атома и атомных ядер физикам приходится обращаться с частицами очень малых масс. Поэтому для измерения массы частиц стали использовать новую единицу измерения массы — атомную единицу массы.

Одна атомная единица массы равна:

\(1\) а. е. м. \(= 1,6605655\) ·10−27 кг. 

Опыты Резерфорда привели к возникновению новой модели строения атома — ядерной модели. Согласно этой модели, внутри атома находится маленькое положительно заряженное ядро, вокруг которого по круговым орбитам вращаются электроны. Так как атом заряжен нейтрально, то заряд ядра должен быть равен заряду всех электронов, которые вращаются вокруг ядра. Эрнест Резерфорд обнаружил, что при соударении альфа-частиц с атомами некоторых химических элементов появляются положительно заряженные частицы, заряд которых равен элементарному, а масса равна массе атома водорода. Эти частицы были названы протонами.

mp=1,6726485 · 10−27 кг \(=\) \(1,007276470\) а. е. м.

Было очевидно, что протоны могли вылетать только из ядер атомов. А следовательно, внутри ядра находилось столько же протонов, сколько и электронов вращается вокруг ядра. Однако масса атомов была больше, чем масса протонов и электронов. Это означало, что внутри ядра должны находиться ещё какие-то частички, заряженные нейтрально. Такие частички — нейтроны — были открыты в \(1932\) г. английским физиком Джеймсом Чедвиком.

mn=1,6749543·10−27 кг \(=\) \(1,008665012\) а. е. м.

Частицы, из которых состоит ядро атома, называются нуклонами. Такая модель строения ядра получила название — протонно-нейтронная модель.

Протонно-нейтронная модель строения атома

Согласно протонно-нейтронной модели строения атомного ядра, в очень маленьком объёме должно находиться несколько положительно заряженных протонов. Возникали очевидные вопросы. Почему Кулоновские силы отталкивания не разрывают ядро? Какие силы удерживают протоны и нейтроны вместе? Очевидно, что эти силы действуют только на малых расстояниях (порядка 10−15 м) и должны быть значительно больше сил Кулоновского отталкивания. Такие силы были названы ядерными силами.

Взаимодействие между протонами и нейтронами одинаковое, поэтому протон и нейтрон можно рассматривать как одну и ту же частицу — нуклон — в разных состояниях.

Обрати внимание!

Ядерные силы действуют одинаково между протоном и нейтроном, между двумя протонами и между двумя нейтронами.

Источники:

https://pixabay.com/ru/atom-символ-символов-аннотация-68866/

Масса нейтрона, протона, электрона – что общего?

Как только случается встретиться с неизвестным предметом, так обязательно возникает меркантильно–житейский вопрос – а сколько это весит. А вот если это неизвестное — элементарная частица, что тогда? А ничего, вопрос остается прежним: какая же масса этой частицы. Если бы кто-то занялся подсчетом затрат, понесенных человечеством для удовлетворения своего любопытства на исследования, точнее, измерения, массы элементарных частиц, то мы бы узнали, что, например, масса нейтрона в килограммах с умопомрачительным количеством нулей после запятой, обошлось человечеству дороже, чем самое дорогое строительство с таким же количеством нулей до запятой.

А начиналось все очень буднично: в руководимой Дж. Дж.Томсоном лаборатории в 1897 г. проводились исследования катодных лучей. В результате была определена универсальная константа для Вселенной — величина отношения массы электрона к его заряду. До определения массы электрона осталось совсем немного — определить его заряд. Через 12 лет Роберт Милликен сумел это сделать. Он проводил эксперименты с падающими в электрическом поле капельками масла, и ему удалось не только уравновесить их вес величиной поля, но и провести необходимые и чрезвычайно тонкие измерения. Их результат – численное значение массы электрона:

me = 9,10938215(15) * 10-31кг.

К этому времени относятся и исследования структуры атомного ядра, где первопроходцем был Эрнест Резерфорд. Именно он, наблюдая за рассеянием заряженных частиц, предложил модель атома с внешней электронной оболочкой и положительным ядром. Частица, которой в планетарной модели атома была предложена роль ядра простейшего атома, получалась при бомбардировке азота потоком альфа-лучей. Это была первая ядерная реакция, полученная в лаборатории – в ее результате из азота получался кислород и ядра будущих атомов водорода, названных протонами. Однако, альфа-лучи состоят из сложных частиц: кроме двух протонов они содержат еще два нейтрона. Масса нейтрона почти равна массе протона и общая масса альфа-частицы получается вполне солидной для того, чтоб разрушить встречное ядро и отколоть от него «кусочек», что и случилось.

Поток положительных протонов отклонялся электрическим полем, компенсируя его отклонение, вызываемое силой тяжести. В этих экспериментах определить массу протона уже не составляло труда. Но самым интересным был вопрос о том, какое соотношение имеют масса протона и электрона. Загадка была тут же решена: масса протона превышает массу электрона чуть больше, чем 1836 раз.

Итак, первоначально, модель атома предполагалась, по Резерфорду, как электронно-протонный комплект с одинаковым числом протонов и электронов. Однако совсем скоро оказалось, что первичная ядерная модель не полностью описывает все наблюдаемые эффекты по взаимодействиям элементарных частиц. Только в 1932 году Джеймс Чедвик подтвердил гипотезу о дополнительных частицах в составе ядра. Их назвали нейтронами, нейтральными протонами, т.к. они не имели заряда. Именно это обстоятельство обуславливает их большую проникающую способность – они не расходуют свою энергию на ионизацию встречных атомов. Масса нейтрона совсем незначительно превышает массу протона — всего примерно на 2,6 электронных массы больше.

Химические свойства веществ и соединений, которые образуются данным элементом, определяются числом протонов в ядре атома. Со временем подтвердилось участие протона в сильных и других фундаментальных взаимодействиях: электромагнитном, гравитационном и слабом. При этом, несмотря на то, что заряд нейтрона отсутствует, при сильных взаимодействиях протон и нейтрон рассматривают как элементарную частицу нуклон в различных квантовых состояниях. Отчасти сходство поведения этих частиц объясняется и тем, что масса нейтрона очень мало отличается от массы протона. Стабильность протонов позволяет использовать их, предварительно ускорив до высоких скоростей, в качестве бомбардирующих частиц для осуществления ядерных реакций.

Каков истинный размер протона? Новые данные

Ядро состоит из протонов, нейтронов. В модели Бора электроны двигаются вокруг ядра по круговым орбитам, подобно Земле, вращающейся вокруг Солнца. Электроны могут переходить между этими уровнями, и когда они это делают, они либо поглощают фотон, либо испускают фотон. Каков размер протона и что это такое?

Главный строительный элемент видимой Вселенной

Протон является основным строительным блоком видимой Вселенной, но многие его свойства, такие как радиус заряда и его аномальный магнитный момент, не совсем понятны. Что такое протон? Это субатомная частица с положительным электрическим зарядом. До недавнего времени протон считался наименьшей частицей. Однако благодаря новым технологиям стал известен тот факт, что протоны включают в себя еще более маленькие элементы, частицы, называемые кварками, истинными фундаментальными частицами материи. Протон может образовываться в результате неустойчивого нейтрона.

Заряд

Каким электрическим зарядом обладает протон? Он имеет заряд +1 элементарного заряда, который обозначается буквой «e» и был открыт в 1874 году Джорджем Стоуни. В то время как протон имеет положительный заряд (или 1e), электрон имеет отрицательный заряд (-1 или -e), а нейтрон вовсе не имеет заряда и может обозначаться 0e. 1 элементарный заряд равен 1,602 × 10 ^-19 кулонов. Кулон представляет собой тип единицы электрического заряда и является эквивалентом одному амперу, который неуклонно транспортируется в расчете на одну секунду.

Что такое протон?

Все, чего вы можете коснуться и чувствовать, состоит из атомов. Размер этих крошечных частиц внутри центра атома очень маленький. Хотя они составляют большую часть веса атома, но они все же очень малы. Фактически, если бы атом был размером с футбольное поле, каждый из его протонов был бы только размером с муравья. Протоны не должны ограничиваться ядрами атомов. Когда протоны находятся за пределами атомных ядер, они приобретают увлекательные, причудливые и потенциально опасные свойства, аналогичные свойствам нейтронов в подобных обстоятельствах.

Но протоны обладают дополнительным свойством. Поскольку они несут электрический заряд, их можно ускорить электрическими или магнитными полями. Высокоскоростные протоны и атомные ядра, содержащие их, выделяются в больших количествах во время солнечных вспышек. Частицы ускоряются магнитным полем Земли, вызывая ионосферные возмущения, известные как геомагнитные бури.

Число протонов, размер и масса

Количество протонов делает каждый атом уникальным. Например, у кислорода их восемь, у водорода всего один, а у золота — целых 79. Это число похоже на тождество элемента. Вы можете многое узнать об атоме, просто зная число его протонов. Эта субатомная частица, найденная в ядре каждого атома, имеет положительный электрический заряд, равный и противоположный электрону элемента. Если бы он был изолирован, то имел бы массу всего около 1,673^-27 кг, чуть меньше массы нейтрона.

Число протонов в ядре элемента называется атомным номером. Это число дает каждому элементу свое уникальное тождество. В атомах какого-либо конкретного элемента число протонов в ядрах всегда одно и то же. Атом простого водорода имеет ядро, которое состоит всего из 1 протона. Ядра всех других элементов почти всегда содержат нейтроны в дополнение к протонам.

Насколько велик протон?

Никто этого точно не знает, и это проблема. В экспериментах использовались модифицированные атомы водорода, чтобы получить размер протона. Это субатомная тайна с большими последствиями. Спустя шесть лет после того, как физики объявили о слишком малом измерении размера протона, ученые все еще не уверены касательно истинного размера. С появлением новых данных тайна становится все более глубокой.

Протоны — частицы, находящиеся внутри ядра атомов. В течение многих лет радиус протона казался закрепленным на отметке примерно в 0,877 фемтометров. Но в 2010 году Рэндольф Пол из из Института квантовой оптики им. Макса Планка в Гархинге, Германия, получил тревожный ответ, используя новую методику измерения.

Команда изменила один протон, один электронный состав атома водорода, переключив электрон на более тяжелую частицу, называемую мюоном. Затем они заменили этот измененный атом лазером. Измерение полученного изменения их энергетических уровней позволило им рассчитать размер его протонного ядра. К их удивлению, он вышел на 4 % меньше, чем традиционное значение, измеряемое другими средствами. В эксперименте Рэндольфа также применили новую методику к дейтерию — изотопу водорода, имеющему один протон и один нейтрон, все вместе известный как дейтрон, — в его ядре. Однако точное вычисление размера дейтрона занимало много времени.

Новые эксперименты

Новые данные показывают, что проблема радиуса протонов не исчезает. Еще несколько экспериментов в лаборатории Рэндольфа Пола и других уже ведутся. Кто-то прибегает к той же технике мюона для измерения размера более тяжелых атомных ядер, таких как гелий. Другие одновременно измеряют рассеяние мюонов и электронов. Пол подозревает, что виновником может быть не сам протон, а неправильное измерение константы Ридберга, число, которое описывает длины волн света, испускаемого возбужденным атомом. Но эта константа хорошо известна благодаря другим прецизионным экспериментам.

В другом объяснении предлагаются новые частицы, которые вызывают неожиданные взаимодействия между протоном и мюоном, не меняя его связи с электроном. Это может означать, что головоломка выводит нас за рамки стандартной модели физики частиц. «Если в какой-то момент в будущем кто-то обнаружит что-то помимо стандартной модели, это будет так», — говорит Пол, с первым небольшим расхождением, затем с другим и другим, медленно создавая более монументальный сдвиг. Какой истинный размер протона? Новые результаты бросают вызов базовой теории физики.

Рассчитав влияние радиуса протона на траектории пролета, исследователи смогли оценить радиус частицы протона, который составил 0,84184 фемтометра. Ранее этот показатель был на отметке от 0,8768 до 0,897 фемтометра. При рассмотрении таких крошечных количеств всегда существует вероятность ошибки. Однако после 12 лет кропотливых усилий члены команды уверены в точности своих измерений. Теория может нуждаться в некоторой доработке, но каким бы ни был ответ, физики еще долго будут почесывать головы, решая эту сложную задачу.

Число протонов и нейтронов в ядрах элементов

Количество протонов в ядре атома всегда равно порядковому номеру химического элемента в таблице Менделеева.
Количество нейтронов равно разности округленной атомной массы элемента и его порядкового номера

neutron = atom_massa — number

Но эта математическая формула не всегда корректна. Возьмем, к примеру медь. Порядковый номер элемента — 29. Атомная масса — 63,546.
Округляем атомную массу — получаем 64. Вычисляем число нейтронов по вышеприведенной формуле: 64 — 29 = 35.


Но на самом деле
изотоп ⁶⁴Cu является нестабильным изотопом (период полураспада — 12,7 часа). А стабильных изотопов меди
два: ⁶³Cu (34 нейтрона) и ⁶⁵Cu (36 нейтронов)


Так что, для получения более точных данных лучше пользоваться справочными таблицами или поиском.
В нижеприведенной таблице указано количество протонов и нейтронов в ядрах стабильных изотопов химических элементов, а также атомная масса этих изотопов.

Таблица количества протонов и нейтронов

* отмечены нестабильные изотопы, но с большим периодом полураспада (сопоставимым с возрастом Вселенной или большим)

Поиск изотопов

Найти

Поделитесь информацией с друзьями

Другие таблицы

Таблица тангенсов и котангенсов

Таблица синусов и косинусов

Электронные формулы элементов

Субатомные частицы: квантовое царство | New-Science.ru

Внутри атома находится в основном пустое пространство, плотное ядро с величайшей силой, когда-либо известной, и частицы, называемые кварками, которые еще не были замечены. На самом деле, у кварков может быть нулевой размер, в то время как они перемещаются вокруг нейтронов и протонов почти со скоростью света. Электроны также находятся везде, где они могут быть, одновременно. Ну, квантовое царство — странное место.

Кварки внутри протонов и нейтронов настолько малы, что еще не были обнаружены никаким оборудованием. Самым мощным устройством в этом отношении является европейский ускоритель частиц, называемый Большим адронным коллайдером, который позволяет нам определять размеры объектов размером до 5 * 10 ^-20 м, то есть размером 1/2000 протона. Все, что меньше этого, может остаться незамеченным, а кварки могут быть меньше.

Насколько велики кварки?

Кварк необязательно должен иметь размер 5 * 10 ^-20 м. Он может даже иметь нулевой размер, но это тоже теория. Если рассматривать эту теорию как реальность, протон может быть размером с баскетбольный мяч, а три кварка — размером с три маленькие песчинки или даже меньше. Кварки движутся вокруг протона или нейтрона почти со скоростью света. Как и атом, протон и нейтрон также состоят из пустого пространства.

Однако силы, удерживающие кварки вместе, огромны. В отличие от Земли, внутри протона нет ни поля, ни гравитации.

Силы в квантовом мире

Вещи в мире субатомных частиц не так легко представить и понять, как вещи, происходящие на Земле. В 1940-х годах американский физик Ричард Фейнман начал исследовать субатомные силы. Он обнаружил, что, скажем, в протоне нет гравитационного поля. Вместо этого частицы толкались, испуская и поглощая частицы.

Движения и силы внутри атомного ядра нелегко описать с помощью гравитационных полей и законов.

В протоне или нейтроне есть частица, несущая силу и удерживающую протон вместе. Он действует как клей и поэтому называется глюоном. Глюон — это то, что кварки излучают и поглощают. Следовательно, внутри протона не только движущиеся кварки. Есть также глюоны, прыгающие вперед и назад между кварками, а некоторые глюоны даже взаимодействуют с другими глюонами. Пустое место в протонах, нейтронах и атоме все еще остается. Итак, откуда берется масса?

Масса и энергия

Все состоит из атомов, и все имеет массу. Однако атом по сути является пустым пространством. Протоны и нейтроны имеют почти одинаковую массу и в общем называются нуклонами. Масса нуклона примерно в 1836 раз больше массы электрона. Если округлить массу до 2000, электроны можно не учитывать. Масса объекта почти равна к сумме масс нуклонов, создающих этот объект. Но и нуклоны тоже имейте значительное пустое пространство внутри.

Глюоны безмассовые, поэтому каждый кварк должен иметь массу, равную одной трети нуклона, но это не так. Сумма массы всех кварков в объекте составляет около 2% от общей суммы. Скорость кварков близка к скорости света, то есть они содержат значительную кинетическую энергию. Кварки масштабируются в пространстве ^10-15 м в поперечном направлении, и содержание такого быстрого объекта в таком маленьком месте требует огромных усилий, а значит, создает массу потенциальной энергии.

Относительность в субатомных частицах

Кварки состоят из 2% массы и 98% потенциальной и кинетической энергии. Уравнение относительности Эйнштейна, то есть E = mc², утверждает, что энергия и масса эквивалентны. Таким образом, 2% массы любого объекта — это масса кварков, а остальные 98% — это исключительно энергия. По сути, все это в основном силовые поля, а не «материал», имеющий массу.

Около 98% массы всего сущего состоит из экстремальной энергии протонов и нейтронов, а не из массы кварков внутри них.

В атоме есть нечто большее: виртуальные частицы вещества и антивещества, которые существуют всего лишь мгновение. Они усложняют представление, поскольку появляются повсюду во Вселенной, от глубокого космоса до ядра атомов.

Окончательным изображением объекта будет, главным образом, энергия, удерживаемая вместе силовыми полями в протонах и нейтронах, ядрах, атомах и молекулах, создающих объект. Это объяснимо в квантовом царстве. Науке предстоит многое сделать, чтобы завершить этот образ и узнать, что на самом деле происходит в любом масштабе окружающего мира или в нас.

Общие вопросы о субатомных частицах

Сколько существует субатомных частиц?
На данный момент открыто 36 подтвержденных элементарных частиц. Они также включают в себя античастицы. Субатомные частицы бывают двух типов: элементарные и составные. Они могут длиться всего несколько секунд и обнаруживаться повсюду во Вселенной, а не только внутри ядра атома.

Какие силы удерживают вместе субатомные частицы?
Субатомные частицы удерживаются вместе двумя типами сил: ядерной силой и электромагнитной силой. Это самая мощная сила, известная человечеству. Он должен удерживать частицы, движущиеся со скоростью, близкой к скорости света, в чрезвычайно маленьком пространстве, так что это самая сильная сила, обнаруженная до сих пор.

Что такое 12 элементарных частиц?
Существует более 12 субатомных частиц, но 12 основных включают шесть кварков (верхний, нижний, странный, очарованный, красивый и истинный), три электрона (электрон, мюон, тау) и три нейтрино (электрон, мюон, тау).

Что такое кварк?
Кварк — это субатомная частица, находящаяся внутри протонов и нейтронов. Они значительно меньше протонов, поэтому внутри протонов и нейтронов остается много пустого места. Кварки имеют 2% массы и 98% энергии, но они создают тяжелую массу нуклонов, согласно теории относительности Эйнштейна.

Энергия связи ядра и дефект массы

Нейтрон имеет немного большую массу, чем протон. Они часто выражаются в единицах атомной массы, где одна атомная единица массы (u) определяется как 1/12 массы атома углерода-12.

Знаменитое уравнение Эйнштейна связывает энергию и массу:

E = mc ²

Вы можете использовать это, чтобы доказать, что масса 1 ед. Эквивалентна энергии 931.5 МэВ.

Что-то должно показаться вам странным в приведенной выше таблице. Атом углерода-12 имеет массу 12.000 u, и все же он содержит 12 объектов (6 протонов и 6 нейтронов), каждый из которых имеет массу более 1.000 u, не говоря уже о небольшом вкладе от 6 электронов.

Это верно для всех ядер, что масса ядра немного меньше массы отдельных нейтронов, протонов и электронов. Эта недостающая масса называется дефектом массы и представляет собой энергию связи ядра.

Энергия связи — это энергия, которую вам нужно вложить, чтобы разделить ядро ​​на отдельные протоны и нейтроны. Чтобы найти энергию связи, сложите массы отдельных протонов, нейтронов и электронов, вычтите массу атома и преобразуйте эту разницу масс в энергию. Для углерода-12 это дает:

Дефект массы = Dm = 6 * 1.008664 u + 6 * 1.007276 u + 6 * 0.00054858 u — 12.000 u = 0.098931 u

Следовательно, энергия связи в атоме углерода-12 равна 0.098931 u * 931,5 МэВ / u = 92,15 МэВ.

В типичном ядре энергия связи измеряется в МэВ, что значительно превышает несколько эВ, связанных с энергией связи электронов в атоме. Ядерные реакции включают изменения в энергии связи ядер, поэтому ядерные реакции дают гораздо больше энергии, чем химические реакции; те включают изменения в энергиях связи электронов.

Структура атома ядро ​​протон нейтрон масса электрон заряд изотопы электронное расположение модель электронов Резерфорд Бора модель атома аллотропы история развития модели структуры атома ионизация ионы gcse химия пересмотр заметки викторины KS4 наука igcse GCE A уровень O уровень

Зачем
мы не можем доверять атомам? Потому что они все придумывают!

АТОМНАЯ СТРУКТУРА

Атомная структура, изотопы,
Электронная структура атомов, эксперименты по атомной структуре, ионизация —
формирование
простые ионы

(и краткое
упоминание аллотропов в приложении 3.)

Док Брауна
Химия KS4 science GCSE / IGCSE / O Level / A Level Примечания к редакции

Указатель для
Атомная структура
стр.

1а.
Структура атомов трех элементарных частиц

1b.
«Портрет атома» и сравнение размеров частиц

1c. Атомы, субатомные частицы,
Обозначения и схемы нуклидов

2.Определение изотопов,
Обозначения и примеры нуклидов

3.
Электронная структура атомов
правила и Периодическая таблица

4.
Какие электронные устройства стабильны, а какие нет?

5.
Периодическая таблица и электронная структура
Больше
о выкройках!

Относительная атомная масса
подробности на отдельной странице расчета

Приложение 1.История моделей атомной структуры, эксперимент по рассеянию альфа-частиц

Приложение 2.
Диаграммы атомной структуры
некоторые
вариации!

Приложение 3.
Аллотропы
не путайте с изотопами!

Приложение 4.
Эффект
ионизирующее излучение на атомах образование положительных ионов

Введение в масс-спектрометр
(только для продвинутых студентов A level!)

Использованы некоторые сокращения: A =
массовое число, A _r = относительная атомная масса, Z = атомный номер / число протонов

КЛЮЧЕВЫХ СЛОВ для
эта страница:

аллотропы *
Рассеяние альфа-частиц *
Атомный (протонный) номер

Структура атома
* Электрон
* Электронное расположение (примеры)
* Правила электронной оболочки
* ионы * Изотопы

Масса
(нуклонное) число
* Масс-спектрометр (только для продвинутых студентов) * Нейтрон
* Нейтрон
номер

Обозначение символа нуклида
* Периодическая таблица (и электронная структура)

Периодическая таблица (ее общая структура)
* Протон
* стабильный / нестабильный
электронные устройства

Смотрите также

Атомная структура и радиоактивность

На этой странице описывается
структура атомов с точки зрения трех фундаментальных субатомных частиц
протоны, нейтроны и электроны.Изотопы определены с примерами и
нуклиды (например, верхний правый рисунок) объяснены. Ранние теории и
модели атомной структуры описаны и объяснены, включая Боровский
теория атома. История развития атомной модели такова.
подробно описал, объясняя на каждом этапе, почему теория того, что такое атом
есть, пришлось изменить в свете новых доказательств.

Упрощенное
электронное строение атомов объясняется правилами заполнения оболочек.
с электронами.Какие электронные устройства стабильны? и почему? и который
электронные устройства нестабильны, что приводит к образованию очень реактивных элементов
например, щелочные металлы группы 1 и галогенные элементы группы 7.
Объясняется связь между Периодической таблицей и электронной структурой.
и описывается схемами периодической таблицы и электронной структуры.
Описывается важный исторический эксперимент по рассеянию альфа-частиц.
вариации диаграмм атомной структуры. Есть раздел, объясняющий, что
аллотропы есть, не путайте с
изотопы! а на отдельной странице для студентов-химиков продвинутого уровня
масс-спектрометр поясняется аннотированными диаграммами и пояснительными
Примечания.

Эти примечания об атомной структуре
разработан в соответствии с высочайшими стандартами необходимых знаний и понимания
для студентов / школьников, изучающих химию GCSE, химию IGCSE, O
Уровень химии, естественные курсы KS4 и учебник для курсов химии A Level.
Эти примечания к пересмотру должны оказаться полезными для новых AQA, Edexcel и OCR.
GCSE (9-1) курсы.

Примечания к ревизии история atomic
структурные модели, объяснение определения изотопов, определение количества электронов, протонов, нейтронов,
Пересмотр для химии A level AQA GCSE, химии A level Edexcel GCSE, OCR
GCSE 21-го века наука, A level OCR GCSE Gateway science GCSE 9-1
экзамены по химии

1а.В
Структура атомов
три фундаментальные частицы

Некоторые напоминания

Элемент состоит только из одного типа атомов.

Следовательно, элементы — это самые простые вещества, которые мы можем использовать и
исследовать в химии, потому что элемент не может быть разделен на другие вещества (в отличие от
соединения).

Каждый элемент имеет одинаковые атомы (кроме изотопов,
различное количество нейтронов — объяснено позже), которые физически и
химически идентичны, и каждый элемент имеет свои уникальные физические и
химические свойства.

У элемента Ever есть свой уникальный химический символ:
используется для обозначения элементов в периодической таблице, в химических формулах и
химические уравнения, например водород H , медь Cu , хлор Cl или калий
К . Символ представляет собой одну заглавную букву (верхний
случай например C, N, O, F, C, P и т. Д.) Или заглавную букву, за которой следует нижняя
регистр (например, Cu, Fe, Cl, Br, Li и т. д.).

ЧТО
АТОМЫ? и ЧТО МЫ ОЗНАЧАЕМ ПОД ФУНДАМЕНТАЛЬНЫМИ ЧАСТИЦАМИ? (субатомные частицы)

АТОМ
мельчайшая частица вещества, элемент, который
может иметь свои собственные характерные свойства И не может быть разделен на
более простые вещества.

Но почему у нас разные элементы?

Атом — самая простая частица, о которой нам нужно знать
разбираться в химии?

Чтобы ответить на эти вопросы, мы должны
посмотрите немного глубже в фундаментальную структуру материи, то есть
все вокруг!

Атомы — мельчайшие частицы материи,
свойства мы изучаем в химии .

Каждый элемент или соединение состоит из
атомы. Все атомы одинаковы в структуре элемента
(без учета изотопов — разное количество нейтронов, см. ниже) и два или более разных атома / элемента должны быть
присутствует в соединении .

Каждый
элемент имеет свой химический символ (углерод C, кислород O, натрий Na
и т. д.), которые с добавленными числами (например, справа) могут использоваться для обозначения
состав атома с точки зрения протонов, электронов и нейтронов.Все это будет подробно объяснено ниже

.

Первоначально, когда понятие атома было
Установлено, что предполагалось, что атомы неразрушимы и неделимы.
на более мелкие частицы, но просто смешанные в разных пропорциях, чтобы дать
ряд известных нам соединений, например Модель атома Дальтона.

Однако из экспериментов, проведенных в конце
19 ^-е и начало 20 ^-го века было выведено, что атомов
находятся
состоит из трех фундаментальных или субатомных частиц , называемых протонами, нейтронами и
электронов , которые перечислены ниже с их
относительные массы и электрические заряды.

В
Приложение 1.
подробно описана история развития атомной модели.

КАКОВЫ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭТИХ СВОЙСТВ
СУБАТОМНЫЕ ЧАСТИЦЫ?

ЧТО ТАКОЕ ЯДРО? ЧТО ТАКОЕ НУКЛЕОНЫ?

Три основных
частицы которых состоят из атомов

В таблице даны относительные
масса и электрический заряд трех субатомных частиц, известных как
протон, нейтрон и электрон

Протоны и нейтроны намного тяжелее
чем электроны.

Вы можете думать о массе
электрон примерно ¹ / ₂₀₀₀ th массы
протон или нейтрон, так что масса довольно мала, НО они занимают большую часть пространства
атом !!!

Следует также понимать, что из-за относительно небольшой массы
Электроны , большая часть массы атома находится в ядре .

Вы видите
значения 1/1836 указаны для относительной массы электрона, но не
беспокоиться об этом, существуют разные способы / масштабы, на которых масса электрона
был рассчитан.

Фактическая масса протона или нейтронов
составляет ~ 1,67 x 10 ^-27 кг (~ 1,67 x 10 ^-24 г)

Масса электрона ~ 9,1 x 10 ^-31 кг
(~ 9,1 x 10 ^-28 г)

Масса атома варьируется
примерно от 1 x 10 ^-20 до 1 x 10 ^-18 кг (1 x 10 ^-23 до 1 x 10 ^-21 г)
в зависимости от элемента

Радиус ядра колеблется примерно от 1
x 10 ^-16 до 1 x 10 ^-14 м (1 x 10 ^-7
до 1 x 10 ^-5 нм) в зависимости от
элемент

Диаметр атомов варьируется примерно от 1 x 10 ^-10
до 5 x 10 ^-10 м (0.От 1 до 0,5 нм) в зависимости от
элемент

Вообще говоря, радиус атома равен
примерно в 10 000 раз больше ядра!

Типичная относительно небольшая молекула была бы
не более ~ 1 x 10 ^-10 до 1 x 10 ^-9 м
(От ~ 0,1 до 1 нм)

НАЧАЛО СТРАНИЦЫ и
субиндекс

1b.Что можно сказать о ‘A
Портрет атома »?

Изображения того, что вы
обычно не вижу! Сравнение размеров атомов, молекул и клеток!

Изображение атомной структуры,
проиллюстрированный ниже результат многих развивающихся «атомных теорий», подкрепленных
последовательные поколения экспериментальных результатов. Это лучшая картина, которая у нас есть
(по крайней мере, для курсов химии GCSE и A Level!).

Однако эта диаграмма, которая
на основе модели атомного строения Бора, хотя
более реалистично с точки зрения реального размера ядра по сравнению с атомом
в целом, поэтому давать краткую схематическую картину
состав атома.

Центральное ядро
протонов и нейтронов (большая часть массы атома) чрезвычайно мала даже по сравнению с размером
атом. Остальную часть «почти пустого пространства» атома занимает
отрицательные электроны, удерживаемые и движущиеся вокруг положительного ядра в своих
уровни энергии или «оболочки».

Электроны также довольно крошечные в
масса тоже по сравнению с протоном или нейтроном, но объем электронов и
их энергетические уровни занимают, определяет размер атома, но атом в основном
пустое место с ядром в центре!

Бор предположил, что отрицательные электроны могут
существуют только на определенных определенных энергетических уровнях (оболочках), удерживаемых на месте
положительное ядро ​​(см. раздел об истории развития атомной
модель).Они показаны на диаграмме выше, но полностью объяснены позже.
эта страница.

Все эти теории должны и были подтверждены
повторяющиеся и разнообразные эксперименты.

Поскольку каждый новый эксперимент проводился / проводится, он должен
поддержать текущую теорию или теорию необходимо изменить, чтобы учесть
счет новых открытий.

Описание некоторых из этих важных экспериментов
дальше по странице.

Даже новые экспериментальные данные записываются в исследованиях
статьи должны быть тщательно прорецензированы экспертами , что проверено
ученые, имеющие академический рейтинг не ниже исследователей. Это
как работает наука!

Размер атома по сравнению с другими
‘частицы’

Размер отдельного атома составляет около
0,1 нм или 1 x 10 ^-10 м

а размер самого ядра всего
примерно 1 x 10 ^-14 м, примерно 1/10000 радиуса атома.

(нм = нанометры, 1 нм = 10 ^-9
м).

Большая часть массы находится в центре
атом, то есть ядро,
который имеет радиус около ¹ / ₁₀₀₀₀ -й от
целый атом!

Это означает радиус ядра
примерно 1 x 10 ^-14 м (0,00001 нм), довольно маленький !!, но все же состоит
большей части массы атома !!!

Если вы посмотрите на таблицу размеров
сравнение ниже, его только когда вы дойдете до человеческого волоса, мы можем увидеть
явно что-то невооруженным глазом.Ширина человеческого волоса составляет
примерно в 10 ⁶ раз больше атома (в миллион раз
больше) и в 10 ¹⁰ раз больше ядра (десять тысяч
в миллион раз больше). Вы, конечно, можете видеть исследуемые клетки
с оптическим микроскопом, но они более чем в 500 000 раз больше, чем
отдельный атом. Однако вы можете наблюдать атомы с помощью электрона.
микроскоп.

Infogalactic: ядро ​​планетарного знания

Нейтрон — это субатомная частица, обозначенная символом n или n0, без чистого электрического заряда и с массой, немного большей, чем у протона.Протоны и нейтроны, каждый с массой около одной атомной единицы массы, составляют ядро ​​атома, и вместе они называются нуклонами. ^[4] Их свойства и взаимодействия описываются ядерной физикой.

Ядро состоит из Z протонов, где Z называется атомным номером, и N нейтронов, где N — количество нейтронов. Атомный номер определяет химические свойства атома, а номер нейтрона определяет изотоп или нуклид. ^[5] Термины изотоп и нуклид часто используются как синонимы, но они относятся к химическим и ядерным свойствам соответственно.Атомное массовое число, символ A, равно Z + N. Например, углерод имеет атомный номер 6, а его обильный изотоп углерода-12 имеет 6 нейтронов, тогда как его редкий изотоп углерода-13 имеет 7 нейтронов. Некоторые элементы встречаются в природе только с одним стабильным изотопом, например фтором (см. Стабильный нуклид). Другие элементы встречаются в виде множества стабильных изотопов, таких как олово с десятью стабильными изотопами. Несмотря на то, что это не химический элемент, нейтрон включен в таблицу нуклидов. ^[6]

Внутри ядра протоны и нейтроны связаны друг с другом ядерной силой, и нейтроны необходимы для стабильности ядер.Нейтроны в большом количестве образуются при ядерном делении и синтезе. Они вносят основной вклад в нуклеосинтез химических элементов в звездах посредством процессов деления, синтеза и захвата нейтронов.

Нейтрон необходим для производства ядерной энергии. В течение десятилетия после открытия нейтрона в 1932 году, ^[7] нейтронов были использованы для осуществления многих различных типов ядерных трансмутаций. С открытием ядерного деления в 1938 году, ^[8] быстро стало понятно, что если в результате деления будут образовываться нейтроны, каждый из этих нейтронов может вызвать дальнейшие события деления и т. Д.в каскаде, известном как цепная ядерная реакция. ^[5] Эти события и открытия привели к созданию первого автономного ядерного реактора (Chicago Pile-1, 1942) и первого ядерного оружия (Trinity, 1945).

Свободные нейтроны или отдельные нейтроны, свободные от ядра, по сути, представляют собой форму ионизирующего излучения и, как таковые, представляют собой биологическую опасность, в зависимости от дозы. ^[5] На Земле существует небольшой естественный «нейтронный фоновый» поток свободных нейтронов, вызванный мюонами космических лучей и естественной радиоактивностью спонтанно делящихся элементов в земной коре. ^[9] Специальные источники нейтронов, такие как генераторы нейтронов, исследовательские реакторы и источники расщепления, производят свободные нейтроны для использования в экспериментах по облучению и рассеянию нейтронов.

Описание

Нейтроны и протоны — это нуклоны, которые притягиваются и связываются вместе под действием ядерной силы с образованием атомных ядер. Ядро наиболее распространенного изотопа атома водорода (с химическим символом «H») представляет собой неподеленный протон. Ядра тяжелых изотопов водорода дейтерия и трития содержат один протон, связанный с одним и двумя нейтронами соответственно.Все другие типы атомных ядер состоят из двух или более протонов и различного количества нейтронов. Самый распространенный нуклид обычного химического элемента свинца, ²⁰⁸ Pb, например, имеет 82 протона и 126 нейтронов.

Свободный нейтрон имеет массу около 6973167500000000000 ♠ 1,675 × 10 ⁻²⁷ кг (что эквивалентно 7002939600000000000 939,6 МэВ / c ² или 7000100870000000000 ♠ 1,0087 ед.). ^[3] Нейтрон имеет средний квадратный радиус около 6984800000000000000 ♠ 0.8 × 10 ⁻¹⁵ м, или 0,8 фм, ^[10] , и это фермион со спином 1/2. ^[11] Нейтрон имеет отрицательный магнитный момент, поскольку его ориентация противоположна спину нейтрона. ^[12] Магнитный момент нейтрона вызывает влияние магнитных полей на его движение. Хотя нейтрон не имеет чистого электрического заряда, у него есть небольшое распределение заряда внутри него. Обладая положительным электрическим зарядом, на протон напрямую влияют электрические поля, тогда как реакция нейтрона на эту силу намного слабее.

Свободный нейтрон нестабилен и распадается на протон, электрон и антинейтрино со средним временем жизни чуть менее 15 минут (7002881500000000000 ♠ 881,5 ± 1,5 с). Этот радиоактивный распад, известный как бета-распад, ^[13] возможен, поскольку масса нейтрона немного больше, чем масса протона. Свободный протон стабилен. Однако нейтроны или протоны, связанные в ядре, могут быть стабильными или нестабильными, в зависимости от нуклида. Бета-распад, при котором нейтроны распадаются на протоны или наоборот, регулируется слабым взаимодействием и требует испускания или поглощения электронов и нейтрино или их античастиц.

Деление ядра, вызванное поглощением нейтрона ураном-235. Тяжелые нуклиды распадаются на более легкие компоненты и дополнительные нейтроны.

Протоны и нейтроны ведут себя почти одинаково под действием ядерной силы внутри ядра. Концепция изоспина, в которой протон и нейтрон рассматриваются как два квантовых состояния одной и той же частицы, используется для моделирования взаимодействия нуклонов посредством ядерных или слабых сил. Из-за силы ядерной силы на малых расстояниях энергия связи нуклонов более чем на семь порядков больше, чем электромагнитная энергия, связывающая электроны в атомах.Поэтому ядерные реакции (такие как деление ядер) имеют плотность энергии, более чем в десять миллионов раз превышающую плотность энергии химических реакций. Из-за эквивалентности массы и энергии, энергии связи ядер добавляют или вычитают массу ядра. В конечном счете, способность ядерных сил накапливать энергию, возникающую в результате электромагнитного отталкивания ядерных компонентов, является основой большей части энергии, которая делает возможными ядерные реакторы или бомбы. При делении ядра поглощение нейтрона тяжелым нуклидом (например,g., уран-235) приводит к тому, что нуклид становится нестабильным и распадается на легкие нуклиды и дополнительные нейтроны. Затем положительно заряженные легкие нуклиды отталкиваются, высвобождая потенциальную электромагнитную энергию.

Нейтрон классифицируется как адрон, поскольку он состоит из кварков, и как барион, поскольку он состоит из трех кварков. ^[14] Конечный размер нейтрона и его магнитный момент указывают на то, что нейтрон является составной, а не элементарной частицей. Нейтрон состоит из двух нижних кварков с зарядом −⅓ e и одного верхнего кварка с зарядом + ⅔ e , хотя эта простая модель противоречит сложности Стандартной модели для ядер. ^[15] Сумма масс трех кварков составляет всего около 7001120000000000000 12 МэВ / c ² , тогда как масса нейтрона составляет, например, около 7002940000000000000 940 МэВ / c ² . ^[15] Как и протон, кварки нейтрона удерживаются вместе сильной силой, опосредованной глюонами. ^[16] Ядерное взаимодействие возникает в результате вторичных эффектов более фундаментального сильного взаимодействия.

Дискавери

Основная статья: Открытие нейтрона

История открытия нейтрона и его свойств занимает центральное место в выдающихся достижениях в атомной физике, произошедших в первой половине 20 века и приведших в конечном итоге к созданию атомной бомбы в 1945 году.В модели Резерфорда 1911 года атом состоял из небольшого положительно заряженного массивного ядра, окруженного гораздо большим облаком отрицательно заряженных электронов. В 1920 году Резерфорд предположил, что ядро ​​состоит из положительных протонов и нейтрально заряженных частиц, предположительно, это протон и электрон, каким-то образом связанные. ^[17] Предполагалось, что электроны находятся внутри ядра, потому что было известно, что бета-излучение состоит из электронов, испускаемых ядром. ^[17] Резерфорд назвал эти незаряженные частицы нейтронами , латинским корнем для нейтралис (средний) и греческим суффиксом -на (суффикс, используемый в названиях субатомных частиц, т.е.е. электрон и протон ). ^{[18] [19]} Однако упоминание слова нейтрон в связи с атомом можно найти в литературе еще в 1899 году. ^[20]

На протяжении 1920-х годов физики предполагали, что ядро ​​атома состоит из протонов и «ядерных электронов» ^{[21] [22]} , но были очевидные проблемы. Было трудно согласовать протон-электронную модель ядер с соотношением неопределенностей Гейзенберга квантовой механики. ^{[23] [24]} Парадокс Клейна, ^[25] , открытый Оскаром Клейном в 1928 году, представил дальнейшие квантово-механические возражения против идеи электрона, заключенного в ядре. ^[23] Наблюдаемые свойства атомов и молекул не соответствовали ядерному спину, ожидаемому из протон-электронной гипотезы. Поскольку и протоны, и электроны несут собственный спин 1/2 , нет способа упорядочить нечетное число спинов ± ½ ħ , чтобы получить целое число спинов, кратное ħ .Ядра с целым спином являются обычными, например, ¹⁴ N.

В 1931 году Вальтер Боте и Герберт Беккер обнаружили, что если альфа-излучение полония попадает на бериллий, бор или литий, образуется необычно проникающее излучение. На излучение не влияло электрическое поле, поэтому Боте и Беккер предположили, что это было гамма-излучение. ^{[26] [27]} В следующем году Ирен Жолио-Кюри и Фредерик Жолио в Париже показали, что если это «гамма-излучение» попадет на парафин или любое другое водородсодержащее соединение, оно выбрасывает протоны очень высокой энергии. ^[28] Ни Резерфорд, ни Джеймс Чедвик из Кавендишской лаборатории в Кембридже не были убеждены в интерпретации гамма-лучей. ^[29] Чедвик быстро выполнил серию экспериментов, которые показали, что новое излучение состоит из незаряженных частиц примерно такой же массы, как и протон. ^{[7] [30] [31]} Эти частицы были нейтронами. Чедвик получил Нобелевскую премию по физике за это открытие в 1935 году. ^[2]

Модели, изображающие уровни энергии ядра и электронов в атомах водорода, гелия, лития и неона.На самом деле диаметр ядра примерно в 100 000 раз меньше диаметра атома.

Модели атомного ядра, состоящего из протонов и нейтронов, были быстро разработаны Вернером Гейзенбергом ^{[32] [33] [34]} и другими. ^{[35] [36]} Протон-нейтронная модель объяснила загадку ядерных спинов. Происхождение бета-излучения было объяснено Энрико Ферми в 1934 году процессом бета-распада, в котором нейтрон распадается на протон , создавая электрон и (пока не обнаруженное) нейтрино. ^[37] В 1935 году Чедвик и его докторант Морис Голдхабер сообщили о первом точном измерении массы нейтрона. ^{[38] [39]}

К 1934 году Ферми бомбардировал более тяжелые элементы нейтронами, чтобы вызвать радиоактивность в элементах с большим атомным номером. В 1938 году Ферми получил Нобелевскую премию по физике «за демонстрацию существования новых радиоактивных элементов, образующихся при нейтронном облучении, а также за связанное с ним открытие ядерных реакций, вызываемых медленными нейтронами» . ^[40] В 1938 году Отто Хан, Лиз Мейтнер и Фриц Штрассманн открыли ядерное деление, или разделение ядер урана на легкие элементы, вызванное нейтронной бомбардировкой. ^{[41] [42] [43]} В 1945 году Хан получил Нобелевскую премию по химии 1944 года № «за открытие деления тяжелых атомных ядер». ^{[44] [45] [46]} Открытие ядерного деления приведет к развитию ядерной энергетики и атомной бомбы к концу Второй мировой войны.

Бета-распад и стабильность ядра

Согласно Стандартной модели физики элементарных частиц, единственный возможный способ распада нейтрона, который сохраняет барионное число, — это изменение аромата одного из кварков нейтрона через слабое взаимодействие. Распад одного из нижних кварков нейтрона в более легкий верхний кварк может быть достигнут путем испускания W-бозона. По этой процедуре

E — P + N O Oh My !. Обозначение частицы, протона, электрона, нейтрона, где масса заряда.

Презентация на тему: «E — P + N O Oh My !.Обозначение частицы, протона, электрона, нейтрона, где масса заряда «- стенограмма презентации:

1

e — P + N O Oh My!

2

Частица Протон Электрон Нейтрон Символ Где Заряд Масса

3

4

2 He Гелий 4.00260 Число протонов Число электронов Число протонов + нейтронов Атомный номер Атомная масса

5

Письменная номенклатура. В некоторых текстах и ​​статьях существует еще один способ написания элементной номенклатуры… CU 12 692 235 Массовое число / Атомная масса Атомное число

6

Протоны Электроны Нейтроны C Na Os Rn U

7

Изотопы и ионы Поскольку количество протонов не может измениться, как насчет количества электронов или нейтронов? IsotopesYup — Вы можете изменить количество нейтронов, что изменяет массу и некоторые свойства — эти различные скопления атомов одного элемента называются изотопами.Известные изотопы — U-235, C-14, Pu-239, Po-210

8

Протоны Электроны Нейтроны C-14 C-12 U-238 U-235 H-1 (водород) H-2 (дейтерий) H-3 (тритий)

9

А как насчет изменения количества электронов? Добавление или вычитание опасности — математическая странность. Если вы добавляете электроны — число отрицательное, если вы вычитаете электроны, число положительное.Ионы Атомы с этой «проблемой» — не нейтральные — называются ионами.

12

Введите информацию о 3 субатомных частицах Название частицы Символ Заряд Расположение в атоме Масса

скорость света постоянная Планка постоянная Больцмана масса электрона масса протона масса нейтрона

Закон газа и абсолютный ноль

Защитные очки A Gas Law и Absolute Zero Equipent, DataStudio, газовый баллон с манометром, термометр от 10 ° C до +110 ° C, термометр от 100 ° C до +50 ° C.Внимание! Этот экспериментатор имеет дело с очень сильными веществами

.

Дополнительная информация

Газовый закон и лаборатория абсолютного нуля 11

HB 04-06-05 Газовый закон и лаборатория абсолютного нуля 11 1 Газовый закон и лаборатория абсолютного нуля 11 Оборудованные защитные очки, SWS, газовый баллон с манометром, термометр от 10 ° C до +110 ° C, термометр от 100 ° C до +50 ° C . Осторожно

Дополнительная информация

ГЛАВА 13 МОЛЕКУЛЯРНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ

ГЛАВА 13 МОЛЕКУЛЯРНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ Наиболее подробные сведения об атомной и молекулярной структуре были получены в результате спектроскопического исследования испускания, поглощения и рассеяния электромагнитного излучения

Дополнительная информация

2.Молекулярная структура / базовая

2. Молекулярная структура / базовая спектроскопия Электромагнитный спектр Спектральная область для атомной и молекулярной спектроскопии E. Hecht (2-е изд.) Optics, Addison-Wesley Publishing Company, 1987 Спектральные области

Дополнительная информация

где h = 6,62 · 10-34 Дж · с

Электромагнитный спектр: См. Рисунок 12.1. Молекулярная спектроскопия: Поглощение электромагнитного излучения: Поглощение и излучение электромагнитного излучения связаны с явлениями на молекулярном уровне

Дополнительная информация

Лекция 09 Ядерная физика Часть 1

Лекция 09 Ядерная физика. Часть 1. Структура и размер ядра. Ядерные массы, связывающие энергию. Сильная структура ядерных сил в ядре, открытая Резерфордом, Гейгером и Марсденом в 1909 году.

Дополнительная информация

Работа, Энергия, Сохранение Энергии

Этот тест охватывает работу, механическую энергию, кинетическую энергию, потенциальную энергию (гравитационную и упругую), закон Гука, сохранение энергии, тепловую энергию, консервативные и неконсервативные силы, с soe

Дополнительная информация

Молекулярная спектроскопия:

: Как определяются некоторые молекулярные параметры? Длины связи Энергии связи Каковы практические применения спектроскопических знаний? Можно ли идентифицировать молекулы (или их компоненты) на основе различий

Дополнительная информация

6.Анализ временных (или пространственных) рядов

Примечания ATM 55: Анализ связующих рядов — Раздел 6a Стр. 8 6. Анализ связующих (или пространственных) рядов В этой главе мы рассмотрим все аспекты анализа связующих рядов, включая автокорреляцию, статистическое прогнозирование,

Дополнительная информация

Обзор статистической механики

Обзор статистической механики 3. Микроканонические, канонические и большие канонические ансамбли В статистической механике мы имеем дело с ситуацией, в которой даже квантовое состояние системы неизвестно.

Дополнительная информация

Физика 41 HW Set 1 Глава 15

Physics 4 HW Set Chapter 5 Serway 8 th OC :, 4, 7 CQ: 4, 8 P: 4, 5, 8, 8, 0, 9 ,, 4, 9, 4, 5, 5 Обсуждение задач :, 57, 59, 67, 74 OC CQ P: 4, 5, 8, 8, 0, 9 ,, 4, 9, 4, 5, 5 Проблемы с обсуждением :, 57, 59,

Дополнительная информация

ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ПОСТОЯННЫЕ

ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ КОНСТАНТЫ Питер Дж.Мор и Барри Н. Тейлор Эти таблицы дают самосогласованный набор значений основных констант и коэффициентов пересчета по физике и химии, рекомендованный за 1998 год

.

Дополнительная информация

Глава 9 Унитарные группы и SU (N)

Глава 9 Унитарные группы и SU (N) Неприводимые представления SO (3) подходят для описания вырождений состояний квантово-механических систем, обладающих вращательной симметрией в трех

Дополнительная информация

Глава 14 Колебания

Глава 4 Колебания Концептуальные проблемы 3 Объект, прикрепленный к пружине, демонстрирует легкую харизму с силой o 4.c. Когда объект есть. c ro положение равновесия, какой процент от общего количества

Дополнительная информация

11 — КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ГАЗОВ Стр. 1

— КИЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ГАЗОВ Страница Введение Составные части аттестатов, газов или ионов находятся в непрерывном действии. В soids части очень плотные и колеблются относительно своего положения.

Дополнительная информация

ОБЗОР КЛАССИЧЕСКОЙ КОНЦЕПЦИИ 8

ОБЗОР КЛАССИЧЕСКОЙ КОНЦЕПЦИИ 8 Кинетическая теория. Информация о начальных движениях каждого из атомов макроскопических систем недоступна, и у нас нет вычислительных возможностей даже с

.

Дополнительная информация

Свойства чистых веществ

Вещества, связанные с другими веществами Вещество, которое имеет химический состав во всем, называется чистым веществом, таким как вода, воздух и нитроен.Чистое вещество не должно быть единичным

Дополнительная информация

5.61 Осень 2012 г. Лекция №19, стр. 1

5.6 Падение 0 Стр. Лекции № 9 АТОМ ВОДОРОДА Рассмотрим произвольный потенциал U (r), который зависит только от расстояния между двумя частицами от начала координат. Мы можем записать гамильтониан просто + Ur () H =

Дополнительная информация

Примечание по применению AN4

ИЗОБРЕТАТЕЛЬНЫЕ ШАГИ В ИНФРАКРАСНОЙ ОБЛАСТИ.МИНИАТЮРНЫЕ ИНФРАКРАСНЫЕ ГАЗОВЫЕ ДАТЧИКИ GOLD SERIES UK Patent App. № 2372099A Заявка на патент США. № 09 / 783,711 Заявка на получение мировых патентов на инфракрасную спектроскопию AN4

Дополнительная информация

Скорости молекул газа.

Скорости газовых молекул Флик Коулэн Отделение химии Колледж Уэллсли Уэлсли, Массачусетс, МА 8 Авторские права Flick Colean 996 Все права защищены. Вы можете использовать этот документ в своих классах

Дополнительная информация

1.Вырожденное давление

. Вырожденное давление Теперь мы рассмотрим фермионный газ в совершенно ином контексте: внутри белого карлика. Как и другие звезды, белые карлики имеют полностью ионизированную плазму. Положительно

Дополнительная информация

Инверсионное преобразование

Преобразование инверсии Нелинейное преобразование Преобразования евклидовой плоскости, которые мы изучили до сих пор, обладали тем свойством, что прямые отображались в прямые.Преобразования

Дополнительная информация

ДИНАМИКА ГАЛАКТИК

ДИНАМИКА ГАЛАКТИК 2. и звездные орбиты Астрономический институт Пита ван дер Круита Каптейна Университет Гронингена, Нидерланды Зима 2008/9 г. и звездные орбиты Содержание Диапазон временных масштабов Два тела

Дополнительная информация

Атомы поглощают и излучают свет

Спектры поглощения и излучения света атомами Длина волны света, излучаемого или поглощаемого элементом, является его отпечатком.Атомы излучают и поглощают свет. Первый тест — четверг, 1 февраля. Около 30 вопросов с несколькими вариантами ответов

Дополнительная информация

BCI184E — Лист технических данных

BCI184E — Технический паспорт BCI184E ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ОПЦИИ СТАНДАРТЫ Промышленные генераторы Newage Stamford соответствуют требованиям BS EN 60034 и соответствующему разделу других международных стандартов

Дополнительная информация

ДАТИРОВАНИЕ ВАШЕЙ ГИЛЬДИИ 1952-1960 гг.

ДАТА ВАШЕЙ ГИЛЬДИИ 1952-1960 ГОД ПРИБЛИЗИТЕЛЬНЫЙ ПОСЛЕДНИЙ СЕРИЙНЫЙ НОМЕР ПРОИЗВОДСТВА 1953 1000-1500 1954 1500-2200 1955 2200-3000 1956 3000-4000 1957 4000-5700 1958 5700-8300 1959 12035 1960-1969 На этой диаграмме отображается

Дополнительная информация

4 Микроскопическая динамика

4 Микроскопическая динамика В этом разделе мы рассмотрим первую модель, которую придумали люди, когда они начали моделировать полимеры с микроскопического уровня.Это называется модель Oldroyd B. Мы будем

Дополнительная информация

Инфракрасная спектроскопия: теория

u Глава 15 Инфракрасная спектроскопия: теория. Важным инструментом химика-органика является инфракрасная спектроскопия, или ИК. ИК-спектры снимаются на специальном приборе, называемом ИК-спектрометром. ИК используется

Дополнительная информация

Система масс виртуальной пружины

Виртуальная весенняя массовая система J.S. Freudenberg EECS 6 Ebedded Control Systes Huan Coputer Interaction Система обратной связи силы, такая как тактильная пяточка, используемая в лаборатории EECS 6, способна демонстрировать

Дополнительная информация

Атомный
Структура

A. Атомный номер равен электронам или протонам

У каждого элемента есть атомный номер.

Атомные номера перечислены вместе с названиями и символами элементов на внутренней стороне обложки текста.Атомный номер равен заряду ядра. Следовательно, он также равен количеству протонов в ядре, а также численно равен количеству электронов в нейтральном атоме. Атомный номер имеет символ Z.

У разных элементов разные атомные номера; следовательно, атомы разных элементов содержат разное количество протонов (и электронов). Кислород имеет атомный номер 8; его атомы содержат 8 протонов и 8 электронов. Уран имеет атомный номер 92; его атомы содержат 92 протона и 92 электрона.

Связь между атомным номером и числом протонов или электронов можно сформулировать следующим образом:

Б. Массовое число равно протонам и нейтронам

У каждого атома также есть массовое число, обозначаемое символом A.Массовое число атома равно количеству протонов плюс количество нейтронов, которые он содержит. Другими словами, количество нейтронов в любом атоме — это его массовое число за вычетом его атомного номера.

Количество нейтронов = массовое число — атомный номер

или
Массовое число = количество протонов + количество нейтронов

Атомный номер и массовое число атома элемента можно указать, написав перед символом элемента массовое число в качестве верхнего индекса и атомное число в качестве нижнего индекса:

Например, атом золота (символ Au) с атомным номером 79 и массовым числом 196 обозначается как:

С.Изотопы
Хотя все атомы данного элемента должны иметь одинаковый атомный номер, не обязательно, чтобы все они имели одно и то же массовое число. Например, некоторые атомы углерода (атомный номер 6) имеют массовое число 12, другие имеют массовое число 13, а третьи имеют массовое число 14. Эти разные виды одного и того же элемента называются изотопами.
Изотопы — это атомы, которые имеют один и тот же атомный номер (и поэтому принадлежат к одному элементу), но разные массовые числа.Состав атомов изотопов углерода природного происхождения представлен в таблице 4.2.

Различные изотопы элемента могут быть обозначены с помощью верхних и нижних индексов, чтобы показать массовое число и атомный номер.Их также можно идентифицировать по названию элемента с массовым числом конкретного изотопа. Например, как альтернатива

мы можем писать углерод-12, углерод-13 и углерод-14.

Около 350 изотопов встречаются на Земле в естественных условиях, а еще 1500 были произведены искусственно. Изотопы данного элемента ни в коем случае не одинаково многочисленны. Например, 98,89% всего углерода, встречающегося в природе, составляет углерод-12, 1,11% — углерод-13, и только следы углерода-14.Некоторые элементы содержат только один изотоп природного происхождения. В Таблице 4.3 перечислены встречающиеся в природе изотопы нескольких общих элементов, а также их относительное содержание.

D. Внутренняя структура атома

До сих пор мы обсуждали электроны, протоны и нейтроны и способы определения
сколько каждого конкретного атома содержит.Остается вопрос: это
частицы, случайно распределенные внутри атома, как черника в булочке,
или у атома есть организованная внутренняя структура? В начале
ХХ века ученые пытались ответить на этот вопрос. Различные теории
был предложен, но ни один не был подтвержден экспериментально. В нашем обсуждении
истории науки мы предположили, что на разных этапах ее развития
наука отметила время, пока кто-нибудь не проведет ключевой эксперимент, который обеспечил
новые идеи.В истории изучения атомов был проведен ключевой эксперимент.
в 1911 году Эрнестом Резерфордом и его коллегами.

1. Силы между телами
Наше понимание выводов, сделанных из эксперимента Резерфорда, зависит от знания сил, действующих между телами. Поэтому, прежде чем обсуждать его эксперимент, необходимо сделать краткий обзор этих сил. Во-первых, сила
гравитация, существующая между всеми телами. Его величина зависит от соответствующих масс и расстояния между центрами тяжести двух взаимодействующих тел.Вы знакомы с гравитацией; он действует, чтобы держать ваши ноги на земле, а луну на орбите.
Между заряженными частицами также существуют электрические силы. Величина электрической силы между двумя заряженными телами зависит от заряда каждого тела и от расстояния между их центрами. Если заряды одного знака (положительные или отрицательные), тела отталкиваются друг от друга; если заряды противоположного знака, тела притягиваются друг к другу.
Магнитные силы, третий тип, подобны электрическим силам.Каждый магнит имеет два полюса — северный полюс и южный полюс. Когда два магнита сводятся вместе, существует сила отталкивания между одинаковыми полюсами и сила притяжения между разными полюсами. В заряженном теле могут взаимодействовать магнитные и электрические силы. Эти три силы были известны в конце девятнадцатого века, когда структура атома стала предметом интенсивного изучения.

2. Эксперимент Резерфорда

Опишем эксперимент Резерфорда:

В 1911 году было общепризнано, что атом содержит электроны и протоны, но, вероятно, они не расположены в каком-либо определенном порядке.Резерфорд хотел установить, существует ли закономерность. Он надеялся получить эту информацию, изучая, как протоны в атоме отклоняют путь другой заряженной частицы, проходящей через атом. Для своей второй частицы он выбрал альфа
() частицы. Альфа-частица содержит два протона и два нейтрона, что дает ей относительную массу 4 а.е.м. и заряд +2. Альфа-частица достаточно близка по массе и заряду к протону, поэтому ее путь изменится, если она пройдет близко к протону.В эксперименте луч альфа-частиц направлялся на кусок золотой фольги, такой тонкий, чтобы быть прозрачным и, что более важно для Резерфорда, толщиной всего в несколько атомов. Фольга была окружена экраном из сульфида цинка, который вспыхивал при каждом ударе альфа-частицы. Построив местоположение вспышек, можно было бы определить, как путь альфа-частиц через атом был изменен протонами в атоме.

Три пути, показанные на рисунке 4.2 (пути A, B и C) представляют наблюдаемые. Большинство альфа-частиц следовали по пути A; они проходили прямо через фольгу, как будто ее и не было. Некоторые были слегка отклонены от их первоначального пути, как на пути B; и еще меньшее количество отскочило от фольги, как будто они ударились о твердую стену (путь C).

Хотя вы можете быть удивлены, что через золотую фольгу прошли какие-либо альфа-частицы, Резерфорд — нет. Он ожидал, что многие пойдут прямо (путь А). Он также ожидал, что из-за присутствия в атоме положительно заряженных протонов некоторые альфа-частицы будут следовать по слегка отклоненному пути (путь B).Тот факт, что некоторые альфа-частицы отскакивают назад (путь C), поразил Резерфорда и его сотрудников. Путь C предполагал, что частицы врезались в область плотной массы и отскочили обратно. Если использовать аналогию Резерфорда, возможность такого отскока была столь же маловероятна, как отскок пушечного ядра о кусок папиросной бумаги.

3. Результаты эксперимента.

Тщательное рассмотрение результатов, и особенно пути C, убедило Резерфорда (и научное сообщество) в том, что атом содержит очень маленькое плотное ядро ​​и большой объем внеядерного пространства.Согласно теории Резерфорда, ядро ​​атома содержит всю массу атома и, следовательно, все протоны. Протоны придают ядру положительный заряд. Поскольку одноименные заряды отталкивают друг друга, положительно заряженные альфа-частицы, проходящие близко к ядру, отклоняются (путь B). Ядро, содержащее все протоны и нейтроны, массивнее альфа-частицы; следовательно, альфа-частица, ударяющаяся о ядро ​​атома золота, отскакивает от столкновения, как и те, которые следовали по пути C.

Вне ядра, в относительно огромном внеядерном пространстве атома, находятся крошечные электроны. Поскольку электроны настолько малы по сравнению с пространством, которое они занимают, внеядерное пространство атома по существу пусто. В эксперименте Резерфорда альфа-частицы, встречаясь с этой частью атомов в золотой фольге, проходили через фольгу без отклонения (путь A).

Если ядро ​​содержит практически всю массу атома, оно должно быть чрезвычайно плотным.Его диаметр составляет примерно 10 ^-12 см, что составляет примерно 1/10 000 диаметра всего атома. Согласно этой модели, если бы ядро ​​было размером с мрамор, диаметр атома с его внеядерными электронами был бы 300 мкм. Если бы мрамор имел ту же плотность, что и ядро ​​атома, он бы весил 3,3 X 10 ¹⁰ кг.

Эта модель ядра требует введения силы, отличной от обсуждаемой ранее, такой силы, которая позволит протонам с их взаимно отталкивающими положительными зарядами плотно упаковываться в ядре, разделенных только незаряженными нейтронами.Эти ядерные силы, похоже, зависят от взаимодействий между протонами и нейтронами. Некоторые из них слабые, а некоторые очень сильные. Вместе они удерживают ядро, но они еще не поняты.

Модель атома, основанная на работе Резерфорда, конечно, не более чем модель; мы не можем видеть эти субатомные частицы или их расположение внутри атома. Тем не менее, эта модель действительно дает нам представление об атоме, которое совпадает с наблюдениями, сделанными относительно его свойств.Теперь мы можем определить не только, какие субатомные частицы содержатся в конкретном атоме, но и находятся ли они в его ядре. Например, атом углерода-12

содержит 6 протонов и 6 нейтронов в своем ядре и 6 электронов вне ядра.

У нас есть две отдельные части атома — ядро ​​и внеядерное пространство. Ядро атома не играет никакой роли в химических реакциях, но участвует в радиоактивных реакциях.(Такие реакции обсуждаются позже в этой главе.) Химический состав атома зависит от его электронов — их количества и того, как они расположены во внеядерном пространстве.