Протон чему равен: Как узнать сколько протонов, нейтронов и электронов находится в атоме фтора?

Протон заряд — Справочник химика 21

    Важнейшая характеристика атомного ядра —число протонов (заряд ядра). В целом атом нейтрален, так как число протонов в ядре равно числу электронов в атоме. Число протонов или число электронов в атоме называется атомным номером, который совпадает с порядковым номером элемента в периодической системе элементов Д. И. Менделеева. Совокупность атомов с одинаковым [c.23]








    Важнейшая характеристика атомного ядра — число протонов (заряд ядра). Так как в целом атом не заряжен, то число протонов в ядре определяет число электронов в атоме. Число протонов или число электронов в атоме называется атомным номером, который является порядковым номером элемента в периодической системе элементов Д. И. Менделеева. Совокупность атомов с одинаковым атомным номером называется элементом. В природе найдены элементы с атомными номерами от 1 до 92. После создания ядерных реакторов и сверхмощных ускорителей ученые научились получать новые элементы, не существующие на Земле. Были получены элементы с атомными номерами до 105. [c.20]

    Число протонов = Заряд ядра = Порядковый номер элемента Нейтроны [c.29]

    Около символа могут быть указаны следующие четыре величины массовое число, число протонов, заряд иона и число атомов. [c.19]

    Порядковый номер 16 = Число протонов = Заряд ядра = Число электронов 16 16 16 [c.47]

    У ядер, не имеющих результирующего спина (/=0), Л1=0. При 1 ядро имеет спин, а распределение протонного заряда в нем будет отличаться от сферического. Условию Q>0 соответствует форма ядра, вытянутая вдоль направления поля, а Р[c.214]

    Атом —система электронейтральная. Это говорит о том, что в атомной структуре на каждый протон (заряд + 1) приходится I электрон (заряд — I). Следовательно  [c.19]

    При потере атомом водорода электрона образуется частица, несущая единичный положительный заряд. Она получила название протона. Заряд протона равен по абсолютной величине и противоположен по знаку заряду электрона, а масса равна 1,67 10 г, что в 1836,12 раза больше массы электрона. Протон обозначается символом р. [c.30]

    Основная масса атома сосредоточена в ядре и характеризуется массовым числом А, равным сумме чисел протонов (заряду ядра) Z и нейтронов Ы A = Z- -N. [c.32]

    Масса покоящегося электрона Длина волны электрона Атомная масса электрона Атомная масса протона Масса протона Длина волны протона Заряд протона [c.12]

    Тип распада Изменение числа нейтронов Изменение числа протонов (заряда ядра) Изменение массы [c.388]

    Вычисленные значения изменений электронной плотности Ар на атомах С, О формальдегида и Н, О донора протона, заряда Ад (доли заряда электрона), перенесенного на донор протона [3] при образовании ВС и при возбуждении [c. 32]

    Атомы разных элементов отличаются друг от друга массой, зарядом ядра и числом электронов. Атомное ядро очень мало, но строение его сложно. Оно состоит не только из положительно заряженных протонов, заряд которых равен заряду электрона, но, согласно гипотезе Д. Д. Иваненко и И, Е. Тамма, включают в свой состав нейтральные частицы — нейтроны. Масса протона в 1836,5 раза больше массы электрона и примерно равна массе нейтрона. [c.67]

    Еще одип важный фактор способствует значительной ассоциации жидкостей, молекулы которых содержат кислород-водородные или азот-водород-ные связи. Эти связи в высокой степени полярны, и водородный атом имеет нечто от характера голого протона. Заряд этих ядер гораздо меньше защищен электронами, чем заряд любого другого ядра. В результате интенсивное локальное поле, связанное с водородом, присоединенным к кислороду или азоту, порождает сильные диполь-дипольные взаимодействия. Эти явления обозначаются термином водородная связь. Самые сильные водородные связи те, в которых отрицательным полюсом является маленький по размеру электроотрицательный атом, например фтор, кислород или азот. Наиболее [c.161]

    О формальдегида и Н, О донора протона, заряда q (доли заряда электрона), перенесенного на донор протона [3] при образовании ВС и при возбуждении [c.32]

    Ядерная модель атома. Атомы элементов имеют очень сложное строение. В недрах атома найдено множество (несколько сот) различных частиц, получивших название элементарных (субатомных). Некоторые из них стабильны, другие же существуют миллионные доли секунды. Из всей совокупности субатомных частиц для химии фундаментальное значение имеют три протон (заряд +1, масса приблизительно 1 у.е.), нейтрон (заряд = О, масса также приблизительно 1 у.е.) и электрон — дискретная частица отрицательного электричества. Заряд электрона равен 1,602 () Кл, это элементарный электрический заряд (меньшие заряды до сих пор не констатированы). Условно заряд электрона принят равным —1. [c.13]

    Имеются факты, говорящие о том, что пространство в атоме не сплошь занято положительным зарядом, но что этот заряд сосредоточен в сравнительно небольшом ядре атома. Согласно этой теории, атом каждого элемента состоит из положительно заряженного ядра, вокруг которого движутся электроны. Так, например, атом водорода состоит из положительно заряженного ядра и одного электрона, вращающегося вокруг него (рис. 33). Ядро атома водорода имеет наименьший из известных полонии тельных зарядов и называется протоном. Заряд протона по величине равен заряду электрона, но имеет противоположный знак (заряд протона =- -1 заряд [c.89]

    Для равномерного распределения протонного заряда по объему ядра [c.279]

    Как видно из табл. 8, добавочный электрон, присоединенный к однозарядному катиону и превративший его в нейтральный атом, экранирует обычно (за исключением Li) несколько больше, чем целый протонный заряд, а в случае азота — даже 1,67 единицы заряда. В результате эффективные ядерные заряды нейтральных атомов малы, что и обусловливает малые абсолютные значения первого сродства к электрону. Очевидно также, что разность констант экранирования в табл. 8 равна разности эфф в табл. 7. [c.22]

    Хотя на Солнце очень много протонов и, казалось бы, взаимные столкновения их должны быть очень часты, образование дейтона оказывается все же не столь легким процессом. Причина этого заложена прежде всего в одноименности протонных зарядов, вызывающих силы отталкивания между налетающими друг на друга частицами поэтому необходима высокая температура, т. е. достаточно большая кинетическая энергия протонов, превышающая энергию взаимного отталкивания. Кроме того, протонам недостаточно просто столкнуться друг с другом удар должен быть достаточно сильным и, что довольно мало вероятно, благоприятным для того, чтобы один из протонов мог превратиться в нейтрон, позитрон и нейтрино. [c.197]

    В донорно-акцепторном механизме с единых позиций рассматриваются как реакции окислительно-восстановительного типа, так и кислотно-основные реакции, в которых основную роль играют бренстедовские протонные центры. Роль последних могут выполнять адсорбированные на льюисовских центрах молекулы воды. Образующимся комплексам в запрещенной зоне полупроводника соответствуют глубокие МПС. Захват дырок на такие МПС приводит к дополнительной протонизации молекул воды, которые при определенных условиях могут диссоциировать на и 0Н [2, 3]. Описанные выше эксперименты по нейтрализации протонами БПС подтверждают это. Мы наблюдали накопление протонного заряда в ДП-структуре при приложении к ней поперечного электрического поля, подтягивающего дырки к поверхности 1 и Ое. [c.56]

    Когда / 1, ядро имеет спин и распределение протонного заряда может быть несферическим. Положительное значение Q показывает, что протонный заряд ориентирован вдоль направления вектора приложенного поля (рис. 8-1,в), а при отрицательных значениях Q происходит накопление заряда перпендикулярно главной оси (рис. 8-1,г). [c.262]

    Атом состоит из положительно заряженного ядра, которое окружено таким числом отрицательно заряженных электронов, что в целом атом оказывается электрически нейтральным. Ядро в свою очередь состоит из положительно заряженных протонов и нейтральных нейтронов масса каждой из этих частиц пpибJ изитeльнo равна 1 а.е.м. Масса электрона приблизительно равна 1/1836 части массы протона заряд электрона равен по величине, но противоположен по знаку заряду протона. Суммарное число протонов в ядре (и электронов в нейтральном атоме) называется атомным номером 2. Суммарное число протонов и нейтронов в атоме называется [c.51]

    При Р-распаде в ядре происходит следующее нейтргн превращается в протон, а электрон выбрасывается. В ядре атома вместо нейтрона появляется протон, заряд ядра увеличивается на единицу, элемент смещается в периодической системе на одну клетку вправо. Отношение атомной массы к числу протонов в продукте распада при этом уменьшается, что приводит к упрочению ядра атома. Эти изменения происходят до [c.42]

    Разновидности химических элементов, характеризующиеся одинаковым числом протонов (зарядом ядра), но различным числом нейтронов (а следовательно, и разным массовым числом), называют изотопами. Например, в ядре изотопа хлора с массовым числом 35 (17 I) 18 нейтронов, а в ядре изотопа с массовым числом 37 (i ]) 20 нейтронов плеяда кислорода состоит из трех изотопов аО, О, gO. [c.65]

    Атомные массы, как и массовые числа, должны иметь целочисленные значения. В 1910 г. Ф. Содди (1877— 1956) было установлено, что при естественной радиоактивности могут образоваться атомы одного и того же элемента, имеющие одинаковый заряд ядер, но различные атомные массы. Поэтому в процессе постепенного уточнения таблицы периодической системы элементов Д. И. Менделеева приходилось в одни и те же клетки помещать уже несколько видов атомов одного и того же элемента, имеющих различные массы. Такие атомы-близнещл, имеющие один и тот же заряд ядра, но различные атомные массы, называются изотопами. Отсюда и понятно, что, говоря об атомной массе, подразумевают среднее значение всех атомных масс изотопов данного элемента. Поэтому в таблицах атомных масс они не выражаются целыми числами. Из этого следует, что ядра изотопов одного и того же элемента имеют одинаковое число протонов (заряд ядра), но различное число нейтронов. Следовательно  [c.31]

    Число протонов (заряд ядра атома) и массовое число обозначают числовыми индексами, которые занимают определенное положение относительно символа элемента. Массовое число указывают слева вверху, заряд ядра слева внизу. Например, i7 i, 2o a и т.д. [c.22]

    Заряды на атомах водорода и кислорода структуры III равны qn(i) = +0,21 Чн(2) +0,21 qo(2) = -0,21 и qo(i) = О соответственно. Несмотря на большую стабильность структуры III и неравноценность атомов водорода, кислотность аквакомплекса алюмоксана, судя по зарядам на атомах водорода молекулы воды, практически не изменилась по сравнению с равноплечной моделью — структура II (см.2.1). Симметричная гипотетическая структура III (а) оказалась энергетически менее выгодной, чем структура III, и далее не рассматривалась. Структура IV (см.рис. 2.1) образуется из структуры III в результате отрыва протона. Заряд системы становится равным — 1 (при Н а мультиплетность остается равной 2s + 1 = 1). Оптимизация структуры IV проводилась аналогично оптимизации структуры III, т.е. сначала фиксировалось положение атома кислорода O i , а за- [c.77]

    Основная масса атома сосредоточена в ядре и характеризуется массовым числом А, равным сумме чисел протонов (заряду ядра) Z и нейтронов N А = 1- -Ы Главной характеристикой атома является заряд ядра Он определяет число электронов, находящихся вокруг ядра, т е принадлежность атома к данному виду химических элементов, и соответствует атомному номеру (в пе риодической системе элементов Менделеева — порядковому номеру) элемента [c.32]

    Расчеты методом МО — ССП показали, что ионы ОН геН20 имеют плоскую структуру и похожи на «цепи ОН -ионов», несущих заряды по — 0,5 0,1 ед. и связанных с «протонами» (заряд + 0,3 ед.) [228]. [c.299]

Протон

У
этого термина существуют и другие значения, см. Протон
(значения).

Прото́н (от др. -гр.
πρῶτος
— первый, основной) — элементарная частица, имеющая положительный электрический
заряд и входящая в состав ядра каждого атома. Общим названием для протонов и нейтронов
является нуклон.

Свободный протон, не связанный с нуклонами, электронами и другими
частицами, является стабильным и не испытывает распада. Протон быстро
связывается с электронами, поэтому свободные протоны наблюдаются лишь при
достаточно больших энергиях или температуре среды, в состоянии плазмы. При
движении быстрых протонов в веществе они тормозятся за счёт столкновений с
ядрами и электронными облаками, производя ионизацию атомов, а затем вступают в
химическую реакцию или захватывают электрон, превращаясь в атомы водорода.

Протоны составляют более 90 % частиц, входящих в состав космических
лучей. В составе водорода протоны составляют основу молекулярных облаков,
распространённых в межзвёздном пространстве. В земных условиях атомы водорода
соединяются в молекулы, образуя газ, который используется в промышленности для
различных целей. Ускоренные протоны являются важным источником частиц в
ускорителях.

Распады нейтронов приводят к образованию протонов, электронов и
антинейтрино. Кроме этого, протоны могут излучаться некоторыми атомными ядрами
при их радиоактивном распаде.

Протоны принимают участие в термоядерных реакциях, которые являются основным
источником энергии, генерируемой звёздами. В частности, реакции pp-цикла,
который является источником почти всей энергии, излучаемой Солнцем, сводятся к
соединению четырёх протонов в ядро гелия-4 с превращением двух протонов в
нейтроны.

• 1 Физические
  свойства

• 1.1 Структура
• 1.2 Масса
• 1.3 Радиус
• 1.4 Стабильность

• 2 Химические
  свойства

• 2.1 Зарядовое
  число
• 2. 2 Ион
  водорода
• 2.3 Протонный
  магнитный резонанс

• 3 История
• 4 Действие
  протонного излучения
• 5 Антипротон
• 6 Субстанциональная
  модель
• 7 Интересные
  факты
• 8 Литература
• 9 Примечания
• 10 См.
  также
• 11 Внешние
  ссылки

Физические
свойства

Протон относится к барионам, имеет спин 1/2, электрический
заряд +1 в единицах элементарного
заряда, что равно 1,602176565(35) × 10⁻¹⁹ К.
Электрический дипольный момент не превышает значения 5,4 × 10⁻²⁴
К•см. Электрическая поляризуемость
протона равна 1,20(6) × 10⁻⁴⁸ м³ ,^[1] а магнитная поляризуемость равна
1,9(5) × 10⁻⁴⁹ м³.

Магнитный момент протона равен 1,410606743(33) × 10⁻²⁶
Дж•Т⁻¹, что в 2,792847356(23) раз больше
амплитуды магнитного момента нейтрона. Отношение магнитного момента протона к магнетону
Бора равно 1,521032210(12)  × 10⁻³.

В физике элементарных частиц протон рассматривается как нуклон с проекцией изоспина
+1/2 (в ядерной физике принят противоположный знак проекции изоспина). Протон
участвует в четырёх фундаментальных взаимодействиях, среди которых гравитация, электромагнитное
взаимодействие, сильное взаимодействие,
слабое взаимодействие.

Структура

Согласно квантовой хромодинамике, протон является
фермионом со спином ½ и состоит из трёх кварков
(один d-кварк и два u-кварка). Предполагается, что кварки связаны
друг с другом посредством сильного взаимодействия, переносчиком которого
являются глюоны. В теории также допускается наличие внутри протона виртуальных
(морских) кварков. Сильное взаимодействие кварков за пределами протонов и
нейтронов превращается в ядерные силы, скрепляющие нуклоны в атомных ядрах.

Масса

Масса протона, выраженная в разных единицах, составляет:

• 1,672 621 777(74) × 10⁻²⁷ кг, ^[2]
• 938,272 046(21) МэВ/c², ^[2]
• 1,007276466812|(90) а. е. м., ^[2]
• 1836,152 672 45(75) массы электрона. ^[2]

(рекомендованные значения CODATA 2010 года, в скобках указана погрешность
величины в единицах последней значимой цифры, одно стандартное отклонение).

В стандартной модели масса трёх токовых кварков, образующих протон,
составляет около 1 % массы протона. Считается, что остальная масса протона
возникает за счёт кинетической энергии движения этих кварков и массы-энергии
глюонного поля.^[3]

В квантовой хромодинамике масса
протона вычисляется наиболее точно с помощь методики, называемой КХД на решётке
или решёточной КХД. ^[4]

Радиус

В первом приближении распределение заряда внутри протона может быть описано
экспоненциальной функцией. ^[5]

Зарядовый радиус протона по данным CODATA составляет
0,8775(51) фм. ^[2]
К известным способам оценки радиуса протона относятся эксперименты по рассеянию
электронов, фотонов и нуклонов на протонной мишени, ^[6]
и эксперименты с системой из протона и отрицательного мюона. ^[7] В зависимости от типа эксперимента и способа
обработки результатов, получаются несколько отличающиеся величины радиуса,
требующие дополнительного объяснения.

Стабильность

Основная статья: Распад протона

Протон считается стабильной частицей, так как распад свободного протона
никогда не наблюдался. Некоторые Теории Великого объединения в физике
элементарных частиц предсказывают распад протона с
временем его жизни порядка 10³⁶ лет. С целью определения времени
жизни протона проводились различные эксперименты в отношении возможных его
распадов на разные частицы.

Нижнее ограничение на время жизни протона — 2,1×10²⁹ лет
независимо от канала распада, было получено в нейтринной лаборатории в Канаде (Sudbury Neutrino Observatory). ^[8] В эксперименте
изучалось гамма-излучение, которое могло появиться при распаде протона в
составе ядра кислорода-16.

Время жизни 6,6×10³³ лет для распада протона на антимюон и нейтральный пион, и 8,2×10³³ лет для
распада в позитрон и нейтральный пион дали эксперименты на детекторе в Super-Kamiokande, Япония. ^[9]

Несмотря на свою стабильность, протон может превратиться в нейтрон в таком
процессе, как электронный захват (или обратный бета-распад). Уравнение реакции
подразумевает излучение электронного нейтрино:

В обратной реакции бета-распада свободный нейтрон самопроизвольно, с
периодом порядка 15 минут, распадается на протон, электрон и электронное
антинейтрино.

Химические
свойства

Зарядовое
число

Протоны (вместе с нейтронами) являются основными составляющими атомных ядер.
Порядковый номер химического элемента в периодической таблице определяется зарядом
ядра его атомов, который, в свою очередь, равен количеству протонов в ядре
(протонному числу). В нейтральном атоме количество отрицательно заряженных
электронов в электронной оболочке атома и количество положительно заряженных
протонов в ядре атома одинаково и суммарный заряд атома равен нулю. Химические
свойства атомов зависят от количества имеющихся у них электронов, поэтому можно
считать, что зарядовое число характеризует и химические свойства.

Кроме зарядового числа, у атомов в ядре имеется некоторое число нейтронов. В
зависимости от числа нейтронов, ядра с одним и тем же зарядовым числом
принадлежат тому или иному изотопу химического элемента.

Ион
водорода

Ядро атома водорода состоит из одного протона. Протон в химическом смысле
является ядром атома водорода (точнее, его лёгкого изотопа — протия) без электрона.
В физике протон обозначается буквой p (или p⁺). Химическое обозначение протона
(рассматриваемого в качестве положительного иона водорода) — H⁺, астрофизическое
— HII.

Свободный протон является химически активным реагентом и потому имеет малое
время жизни в химических системах, где быстро захватывает электронное облако у
какой-нибудь молекулы. В водных растворах водород образует гидроксоний,
H₃O⁺, который затем может войти в более сложные катионы с
молекулами воды, например в [H₅O₂]⁺ и [H₉O₄]⁺.^[10]

В протонной теории Брёнстеда — Лоури
кислоты являются донорами протонов, а основания – акцепторами протонов. В
химической реакции, сопровождающейся переносом протона, всегда имеется и кислота
и основание. В биохимии используется термин протонный насос, обычно для
обозначения мембранного белкового аппарата, служащего для переноса гидроксония через мембраны клеток и митохондрий.

Ионы тяжёлого водорода, дейтерия и трития, лишённые электронов, называются дейтрон
и тритон, соответственно.

Протонный
магнитный резонанс

В химии связанные в молекулах протоны могут быть обнаружены и исследованы с
помощью протонного магнитного резонанса. В этом методе используется эффект
переворота спина
протонов под действием радиоизлучения соответствующей частоты.

История

В 1815 году Уильям Праут предположил, что все
атомы состоят из атомов водорода, основываясь на том, что относительная атомная
масса химических элементов приблизительно пропорциональна целым числам. Более
точные измерения показали, что гипотеза Праута
неверна. В 1886 году Eugen Goldstein
открыл анодные (каналовые) лучи и показал, что они
являются потоком положительно заряженных ионов, образующихся в газе. Отношение
массы к заряду ионов у разных газов оказалось различным, достигая минимума у
водородных ионов. В 1896 в катодных лучах был открыт отрицательно заряженный электрон.

После открытия Резерфордом атомных ядер в 1911 году, Антониус
ван ден Брук
предположил, что атомный номер химического элемента, задающий положение
элемента в периодической таблице, равен заряду ядра. Генри Мозли
подтвердил это экспериментально в 1913 году с помощью рентгеноспектрального
анализа.

Открытие протона относится к 1917 году, когда Резерфорд своими
экспериментами доказал, что ядро водорода присутствует также в других атомах. ^[11] До этого Резерфорд обнаружил ядра водорода с
помощью сцинтилляционных счётчиков в водородном газе, после облучения газа
альфа-частицами. Облучение альфа-частицами воздуха и азота также производило
ядра водорода. При столкновении альфа-частицы с ядром азота возникает
кислород-17 и вылетает протон, ядерная реакция записывается следующим образом: ¹⁴N
+ α → ¹⁷O + p.

Открытия Резерфорда показали, что не весь атом водорода, как это предполагал
Праут, а только ядро водорода, является наименьшей и
универсальной частицей, входящей в состав каждого ядра. Резерфорд
выбрал для наименования ядра водорода два названия – протон, основываясь
на греческом слове πρῶτον,
то есть первый, и prouton, в честь Праута. ^[12] В 1920 году
Британская ассоциация развития науки остановила свой выбор на слове протон,
учитывая также название protyle, которое дал Праут водородному атому как универсальному объекту для всех
атомов в своей гипотезе.

Действие
протонного излучения

Комплект научных инструментов для исследования лунной поверхности по
программе «Аполлон» ALSEP определил, что более 95 % частиц в солнечном
ветре представляют собой поровну протоны и электроны. ^[13][14]

Поскольку спектрометр солнечного ветра делает непрерывные измерения, стало
возможным измерить, как магнитное поле Земли действует на прилетающие частицы
солнечного ветра. Приблизительно две трети своей орбиты Луна проходит за
пределами основного магнитного поля Земли. При этом концентрация протонов
колеблется от 10 до 20 штук в кубическом сантиметре, а скорости протонов лежат
в интервале 400 – 600 км/с. В
течение 5 дней Луна находится в геомагнитном поясе нашей планеты, где обычно
частицы солнечного ветра отсутствуют. В остальное время Луна находится в
промежуточном поясе, в магнитной оболочке, где магнитное поле Земли заметно
действует на солнечный ветер. Здесь скорости протонов уменьшаются до 250 – 450
км/с, поток протонов снижается. Когда на Луне ночь, спектрометр закрывается от
солнечного ветра Луной и протоны не регистрируются. ^[13]

Основными источниками солнечных протонов являются корональные
выбросы массы. Протоны возникают также в других звёздах и видны в составе
галактических космических лучей, где их доля достигает 90 %. Эти протоны
могут иметь очень большие энергии по сравнению с солнечными протонами, а их
поток заметно более однородный и изотропный.

В потоках протонов космические корабли приобретают положительный заряд.^[15]

Протоны могут оказывать негативное действие на здоровье людей, особенно в
космосе. ^[14][16]

Проводимые исследования нацелены на определение того, какие хромосомы могут
повреждаться потоками протонов, приводя к раковым заболеваниям. ^[14] Изучаются также нейрохимические и
поведенческие нарушения, включая функции гормона дофамина, действие амфетамина, память и пространственную ориентацию. ^[16] Разрабатываются методы защиты от
солнечных вспышек и галактических космических лучей. В космическом полёте Спейс Шаттла «Колумбия» по
программе STS-65 и в аналогичных советских программах проводились различные
медико-биологические исследования, включая влияние излучения протонов и тяжёлых
ионов на микроорганизмы. ^[17]

Антипротон

Основная статья: Антипротон

CPT-инвариантность связывает между собой частицы и античастицы, так что
свойства антипротона могут быть определены через свойства протона. Сумма
зарядов протона и антипротона должна равняться нулю, что было проверено с
точностью 1 к 10⁸, и с такой же точностью получено равенство их
масс. Ловушка Пеннинга позволяет улучшить результат
для отношения масс до точности 1 к 6 •10⁹. ^[18]

Магнитный момент антипротона равен магнитному моменту протона с точностью 8
•10^–3 ядерного магнетона, и противоположен по направлению.

Субстанциональная
модель

В теории бесконечной вложенности
материи предполагается, что на уровне атомов и частиц действует сильная гравитация, удерживающая
вещество элементарных частиц от распада, соединяющая нуклоны в ядрах и участвующая
в образовании связей электронов с ядрами атомов. Рассматривается также модель кварковых
квазичастиц, согласно которой кварки являются не настоящими частицами, а
квазичастицами, пригодными лишь для описания свойств симметрии элементарных
частиц. Отсюда следуют гравитационная
модель сильного взаимодействия и субстанциональная
модель протона. При известной величине постоянной сильной гравитации становится
возможным вычислить радиус протона  м. ^[19] и объяснить квантовый спин протона на основе
равенства полного потока энергии гравитационного поля и потока кинетической
энергии вращающегося вещества протона. ^[20]

Интересные
факты

• Отношение масс протона и электрона, равное 1836,152 672
  45(75) ^[2], с точностью до 0,002%
  равно значению
• Ультрарелятивистские
  протоны (как и любые другие адроны, а также атомные ядра) для неподвижного
  наблюдателя имеют форму двояковогнутой линзы ^[21].

Литература

• Все известные свойства протона систематически изложены
  в публикации Particle Data
  Group. [2](англ. )

Примечания

1. Yao W.-M. et al.,
   (Particle Data Group), Physics Letters, Vol. B667, P. 1 (2008) and 2009
   partial update for the 2010 edition. [1]
2.  ^{а б в г д е}
   P.J. Mohr, B.N. Taylor, and
   D.B. Newell (2011), «The 2010 CODATA Recommended Values of the
   Fundamental Physical Constants» (Web Version 6.0). This database was
   developed by J. Baker, M. Douma, and S. Kotochigova. Available: http://physics.nist.gov/constants [Thursday, 02-Jun-2011 21:00:12 EDT]. National
   Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD 20899.
3. Quarks and Nuclei. — World Scientific, 1984. — С. 65–66. — ISBN 9971-966-61-1^>
4. S. Dürr, Z. Fodor, J. Frison, C. Hoelbling, R. Hoffmann, S. D. Katz, S. Krieg, T. Kurth, L. Lellouch, T. Lippert, K. K. Szabo, and G.
   Vulvert (21 November 2008). «Ab Initio Determination of Light Hadron
   Masses


«. Science 322
(5905): 1224–7. DOI:10.1126/science.1163233. PMID 19023076.

5. Fundamentals in Nuclear Physics. — Springer, 2005. — ISBN
   0-387-01672-4^>
6. Ingo Sick. On the rms-radius
   of the proton. Phys.Lett.B576:62-67,2003.
7. Randolf Pohl at all. The size of the proton. Nature, 2010, Vol. 466, P. 213–216.
8. S.N. Ahmed et
   al. (SNO
   Collaboration) (2004). «Constraints on nucleon decay via invisible modes from
   the Sudbury Neutrino Observatory». Physical Review Letters 92 (10). DOI:10.1103/PhysRevLett.92.102004. PMID 15089201.
9. H. Nishino et al (Kamiokande
   collaboration) (2009). Search for Proton Decay via p → e + π0 and p → μ + π0 in a Large Water Cherenkov Detector. Physical Review Letters 102 (14): 141801. doi: 10.1103/PhysRevLett.102.141801.
10. Headrick, J.M.; Diken, E.G.;
    Walters, R. S.; Hammer, N. I.; Christie, R.A. ; Cui, J.; Myshakin, E.M.; Duncan, M.A.; Johnson, M.A.; Jordan,
    K.D. (2005). «Spectral Signatures of Hydrated Proton Vibrations in
    Water Clusters». Science 308 (5729): 1765–69. DOI:10.1126/science.1113094.
    PMID
    15961665.
11. R.H. Petrucci, W.S.
    Harwood, and F.G. Herring. General Chemistry. 8th edition. page 41. (2002).
12. Romer A (1997). «Proton or prouton?
    Rutherford and the depths of the atom». Amer. J. Phys. 65 (8). DOI:10. 1119/1.18640.
13. ^{а б}
    «Apollo 11 Mission». Lunar and Planetary Institute. 2009.
    Retrieved 2009-06-12. 
14. ^{а б в}
    «Space Travel and Cancer
    Linked? Stony Brook Researcher Secures NASA Grant to Study Effects of
    Space Radiation». Brookhaven National Laboratory. 12 December 2007.
    Retrieved 2009-06-12. 
15. N.W. Green and A.R. Frederickson. «A Study of Spacecraft
    Charging due to Exposure to Interplanetary Protons». Jet Propulsion Laboratory.
    Retrieved 2009-06-12. 
16.  ^{а б}
    B. Shukitt-Hale,
    A. Szprengiel, J. Pluhar,
    B.M. Rabin, and J.A. Joseph. «The effects of proton
    exposure on neurochemistry and behavior». Elsevier/COSPAR. Retrieved
    2009-06-12. 
17. Space and life: an introduction
    to space biology and medicine.  — CRC Press, 2004. — С. 135–138. — ISBN 0-415-31759-2^>
18. G. Gabrielse (2006).
    «Antiproton mass measurements». International Journal of Mass Spectrometry 251 (2–3): 273–280. DOI:10.1016/j.ijms.2006.02.013.
19. Fedosin S.G. The radius of the proton in the self-consistent model. Hadronic
    Journal,
    2012, Vol. 35, No. 4, P. 349 – 363; статья на русском
    языке: Радиус протона в самосогласованной
    модели.
20. Комментарии к книге: Федосин
    С.Г. Физические теории и бесконечная вложенность материи. Пермь, 2009, 844
    стр., Табл. 21, Ил.41, Библ. 289 назв. ISBN 978-5-9901951-1-0.
21. ↑ Иванов И. «Какую
    форму имеет быстро летящий протон?» = B. Blok, L. Frankfurt, M. Strikman. On
    the shape of a rapid hadron in QCD.

См. также

Внешние
ссылки

Füüsika 9.

klassile. Elekter

19

5.1. У каких частиц

атома имеется электри-

ческий заряд?

5.2. Что называют

элементарным зарядом?

5.3. Какого вида и какой

величины электрические

заряды у электрона и

протона?

5.4. Чему равен

заряд ядра атома?

Рис. 5.1. Модель атома

гелия.

электронная оболочка

5

протон

нейтрон

Ȝ

ȊȄȋȄȌȑǿȏȌȚȈ ȆǿȏȞȃ

Ȝ

ȊȄȉȑȏȇȖȄȐȉȇȈ ȆǿȏȞȃ ȑȄȊǿ

x

Из каких частиц состоит атом?

x

Что называется элементарным зарядом?

x

Как величина электрического заряда тела связана с элементарным

зарядом?

До конца XIX века считалось, что атомы – это первичные элементы природы,

и весь мир состоит из неизменных и неделимых частиц вещества – атомов.

Представление об атоме изменилось, когда в 1897 был открыт электрон.

Атом состоит из сверхмалого

ядра

и обращающихся вокруг него

электро-

нов

, которые образуют

электронную оболочку

(рис. 5.1). Электроны распо-

ложены в электронной оболочке слоями. Ядро атома состоит из

протонов

и

нейтронов

. У всех протонов равная масса. У всех нейтронов тоже равная масса.

Массы протона и нейтрона приблизительно одинаковые. Электрон намного

легче протона и нейтрона. Масса электрона примерно в 1840 раз меньше

массы протона, и поэтому можно сказать, что практически вся масса атома

сосредоточена в атомном ядре.

Диаметр самых маленьких атомных ядер примерно 10

–15

м. В сравнении

с размерами ядра электроны находятся очень далеко от него. Диаметр атома

примерно в 100 000 раз больше диаметра ядра, т. е. составляет 10

–10

м. Если

бы, например, диаметр ядра атома водорода был размером с 20-центовую

монету, то весь атом водорода представлял бы собой шар диаметром в два

километра. В пространстве между ядром и электронами нет вещества, но есть

электрическое поле. Если бы электроны в атоме можно было бы прижать к

ядру и такие уплотненные атомы сложить плотно друг к другу, то в одном

кубическом миллиметре пространства поместилось бы столько атомов,

сколько их находится в миллионе взрослых людей. При такой упаковке все

население Эстонии уместилось бы в булавочной головке.

Помимо массы, составные части атома характеризуются также электриче-

ским зарядом. Частицами с электрическим зарядом являются электрон и про-

тон. В природе существуют и такие частицы, у которых нет электрического

заряда. Одной из таких частиц является нейтрон. Частица без электрического

заряда никогда не может вступать в электрическое взаимодействие с другой

частицей.

У всех электронов и протонов электрический заряд одинаковой величи-

ны. Это

наименьший

из известных в природе электрических зарядов.

Наи-

меньший существующий в природе электрический заряд называется эле-

ментарным зарядом.

Заряды протона и электрона одинаковые по величине,

но разноименные. Принято считать заряд электрона отрицательным, а заряд

протона положительным. Также говорят, что заряд электрона равен –1 эле-

ментарному заряду, а заряд протона +1 элементарному заряду.

Благодаря положительному заряду протонов ядро атома имеет положи-

тельный заряд. Электрический заряд ядра по величине равен сумме электри-

ческих зарядов всех протонов. Так как в ядре каждого химического элемента

имеется определенное число протонов, то заряд ядра является основной

характеристикой химического элемента.

НАЧАЛА ФИЗИКИ

Слева вверху от символа химического элемента указывается суммарное число протонов и нейтронов в ядре этого атома (массовое число). Например, символ

обозначает атом урана, содержащий 92 электрона и 238 протонов и нейтронов в ядре, из которых 92 протона и 146 = 238 — 92 нейтронов. Аналогично символ обозначает атом железа, в котором содержатся 26 электронов (или протонов в его ядре) и 30 = 56 — 26 нейтронов в ядре. Так же обозначают ядра этих элементов: — ядро атома урана, содержащее 92 протона и 146 нейтронов, — ядро атома железа, содержащее 26 протонов и 30 нейтронов.

Существуют атомы, которые имеют одинаковое количество протонов и электронов, но разное количество нейтронов. Поскольку у них одинаковое число электронов, то эти атомы обладают одинаковыми химическими свойствами и потому относятся к одному и тому же химическому элементу, но у них разная масса и разные свойства ядер. Такие атомы (и их ядра тоже) называются изотопами одного и того же элемента. Например, изотопами свинца являются атомы , , , , в состав которых входят соответственно 124, 125, 126 и 127 нейтронов. Отметим, что число протонов в ядре, которое, как правило, обозначают буквой Z, принято называть зарядовым, а суммарное количество нейтронов и протонов — массовым числом, которое обозначают буквой A. Число нейтронов обозначают буквой N, но специального называния это число не имеет. Рассмотрим несколько примеров.

Пример 36.5. Сколько α— и β-распадов должно произойти, чтобы ядро превратилось в стабильный изотоп свинца ?

Решение. При α-распаде заряд ядра уменьшается на две, а массовое число — на четыре единицы. При β-распаде заряд ядра увеличивается на одну единицу (за счет испускания электрона), а массовое число не меняется. Поэтому при превращении урана в свинец должно произойти (238 206)/4 α-распадов, во время которых заряд ядра уменьшается на 16 единиц, и 6 β-распадов, чтобы общее уменьшение заряда ядра стало равно (92 — 82) = 10.

Mathway | Популярные задачи

1	Найти число нейтронов	H
2	Найти массу одного моля	H_2O
3	Найти массу одного моля	H_2O
4	Баланс	H_2(SO_4)+K(OH)→K_2(SO_4)+H(OH)
5	Найти массу одного моля	H
6	Найти число нейтронов	Fe
7	Найти число нейтронов	Tc
8	Найти конфигурацию электронов	H
9	Найти число нейтронов	Ca
10	Баланс	CH_4+O_2→H_2O+CO_2
11	Найти число нейтронов	C
12	Найти число протонов	H
13	Найти число нейтронов	O
14	Найти массу одного моля	CO_2
15	Баланс	CH_4+O_2→H_2O+CO_2
16	Баланс	C_8H_18+O_2→CO_2+H_2O
17	Найти атомную массу	H
18	Определить, растворима ли смесь в воде	H_2O
19	Найти конфигурацию электронов	Na
20	Найти массу одного атома	H
21	Найти число нейтронов	Nb
22	Найти число нейтронов	Au
23	Найти число нейтронов	Mn
24	Найти число нейтронов	Ru
25	Найти конфигурацию электронов	O
26	Найти массовую долю	H_2O
27	Упростить	корень пятой степени 243
28	Определить, растворима ли смесь в воде	NaCl
29	Найти эмпирическую/простейшую формулу	H_2O
30	Найти степень окисления	H_2O
31	Найти конфигурацию электронов	K
32	Найти конфигурацию электронов	Mg
33	Найти конфигурацию электронов	Ca
34	Найти число нейтронов	Rh
35	Найти число нейтронов	Na
36	Найти число нейтронов	Pt
37	Найти число нейтронов	Be	Be
38	Найти число нейтронов	Cr
39	Найти массу одного моля	H_2SO_4
40	Найти массу одного моля	HCl
41	Найти массу одного моля	Fe
42	Найти массу одного моля	C
43	Найти число нейтронов	Cu
44	Найти число нейтронов	S
45	Найти степень окисления	H
46	Баланс	CH_4+O_2→CO_2+H_2O
47	Найти атомную массу	O
48	Найти атомное число	H
49	Найти число нейтронов	Mo
50	Найти число нейтронов	Os
51	Найти массу одного моля	NaOH
52	Найти массу одного моля	O
53	Найти конфигурацию электронов	H
54	Найти конфигурацию электронов	Fe
55	Найти конфигурацию электронов	C
56	Найти массовую долю	NaCl
57	Найти массу одного моля	K
58	Найти массу одного атома	Na
59	Найти число нейтронов	N
60	Найти число нейтронов	Li
61	Найти число нейтронов	V
62	Найти число протонов	N
63	Вычислить	2+2
64	Упростить	H^2O
65	Упростить	h*2o
66	Определить, растворима ли смесь в воде	H
67	Найти плотность при стандартной температуре и давлении	H_2O
68	Найти степень окисления	NaCl
69	Найти степень окисления	H_2O
70	Найти атомную массу	He	He
71	Найти атомную массу	Mg
72	Вычислить	(1. -7)
73	Найти число электронов	H
74	Найти число электронов	O
75	Найти число электронов	S
76	Найти число нейтронов	Pd
77	Найти число нейтронов	Hg
78	Найти число нейтронов	B
79	Найти массу одного атома	Li
80	Найти массу одного моля	H_2O
81	Найти эмпирическую формулу	H=12% , C=54% , N=20	, ,
82	Найти число протонов	Be	Be
83	Найти массу одного моля	Na
84	Найти конфигурацию электронов	Co
85	Найти конфигурацию электронов	S
86	Баланс	C_2H_6+O_2→CO_2+H_2O
87	Баланс	H_2+O_2→H_2O
88	Баланс	C_2H_6+O_2→CO_2+H_2O
89	Найти конфигурацию электронов	P
90	Найти конфигурацию электронов	Pb
91	Найти конфигурацию электронов	Al
92	Найти конфигурацию электронов	Ar
93	Найти массу одного моля	O_2
94	Найти массу одного моля	H_2
95	Баланс	CH_4+O_2→CO_2+H_2O
96	Найти число нейтронов	K
97	Найти число нейтронов	P
98	Найти число нейтронов	Mg
99	Найти число нейтронов	W
100	Найти массу одного атома	C

Чему равен заряд протона в физике.

Заряд протона

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Протоном
называют стабильную частицу, принадлежащую классу адронов, являющуюся ядром атома водорода.

Ученые расходятся во мнении, какое и научных событий считать открытием протона. Важную роль в открытии протона сыграли:

1. создание Э. Резерфордом планетарной модели атома;
2. открытие изотопов Ф. Содди, Дж. Томсоном, Ф. Астоном;
3. наблюдения за поведением ядер атомов водорода при выбивании их альфа-частицами из ядер азота Э. Резерфордом.

Первые фотографии следов протона были получены П. Блэкеттом в камере Вильсона при исследовании процессов искусственного превращения элементов. Блэкетт исследовал процесс захвата альфа частиц ядрами азота. В этом процессе испускался протон и ядро азота превращалось в изотоп кислорода.

Протоны совместно с нейтронами входят в состав ядер всех химических элементов. Количество протонов в ядре определяет атомный номер элемента в периодической системе Д. И. Менделеева.

Протон — это положительно заряженная частица. Ее заряд равен по модулю элементарному заряду, то есть величине заряда электрона. Заряд протона часто обозначают как , тогда можно записать, что:

В настоящее время считают, что протон не является элементарной частицей. Он имеет сложную структуру и состоит из двух u- кварков и одного d — кварка. Электрический заряд u — кварка () положительный и он равен

Электрический заряд d — кварка () отрицательный и равен:

Кварки связывают обмен глюонами, которые являются квантами поля, они переносят сильное взаимодействие. То, что протоны имеют в своей структуре несколько точечных центров рассеяния подтверждено экспериментами по рассеянию электронов на протонах.

Протон имеет конечные размеры, о которых ученые до сих пор спорят. В настоящее время протон представляют как облако, которое имеет размытую границу. Такая граница состоит из постоянно возникающих и аннигилирующих виртуальных частиц. Но в большинстве простых задач протон, конечно можно считать точечным зарядом. Масса покоя протона () примерно равна:

Масса протона в 1836 раз больше, чем масса электрона.

Протоны принимают участие во всех фундаментальных взаимодействиях: сильные взаимодействия объединяют протоны и нейтроны в ядра, электроны и протоны при помощи электромагнитных взаимодействий соединяются в атомах. В качестве слабого взаимодействия можно привести, например, бета-распад нейтрона (n):

где p — протон; — электрон; — антинейтрино.

Распад протона получен пока еще не был. Это является одной из важных современных задач физики, так как это открытие стало бы существенным шагом в понимании единства сил природы.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание	Ядра атома натрия бомбардируют протонами. Какова сила электростатического отталкивания протона от ядра атома, если протон находится на расстоянии м. Считайте, что заряд ядра атома натрия в 11 раз больше, чем заряд протона. Влияние электронной оболочки атома натрия можно не читывать.
Решение	За основу решения задачи примем закон Кулона, который можно для нашей задачи (считая частицы точечными) записать следующим образом: где F — сила электростатического взаимодействия заряженных частиц; Кл — заряд протона; — заряд ядра атома натрия; — диэлектрическая проницаемость вакуума; — электрическая постоянная. Используя имеющиеся у нас данные можно провести вычисления искомой силы отталкивания:
Ответ	Н

ПРИМЕР 2

Протоны принимают участие в термоядерных реакциях , которые являются основным источником энергии, генерируемой звёздами . В частности, реакции pp
-цикла , который является источником почти всей энергии, излучаемой Солнцем , сводятся к соединению четырёх протонов в ядро гелия-4 с превращением двух протонов в нейтроны.

В физике протон обозначается p

(или p
+
). Химическое обозначение протона (рассматриваемого в качестве положительного иона водорода) — H + , астрофизическое — HII.

Открытие

Свойства протона

Отношение масс протона и электрона, равное 1836,152 673 89(17) , с точностью до 0,002 % равно значению 6π
5 = 1836,118…

Внутренняя структура протона впервые была экспериментально исследована Р. Хофштадтером путём изучения столкновений пучка электронов высоких энергий (2 ГэВ
) с протонами (Нобелевская премия по физике 1961 г. {-13}}
см простирается оболочка из виртуальных ω
— и π
-мезонов, несущих ~15 % электрического заряда протона .

Давление в центре протона, создаваемое кварками, составляет порядка 10 35 Па (10 30 атмосфер), то есть выше давления внутри нейтронных звёзд .

Магнитный момент протона измеряется путём измерения отношения резонансной частоты прецессии магнитного момента протона в заданном однородном магнитном поле и циклотронной частоты обращения протона по круговой орбите в том же самом поле .

С протоном связаны три физических величины, имеющих размерность длины:

Измерения радиуса протона с помощью атомов обычного водорода, проводимые разными методами с 1960-х годов, привели (CODATA -2014) к результату 0,8751 ± 0,0061 фемтометра
(1 фм = 10 −15 м
) . Первые эксперименты с атомами мюонного водорода (где электрон заменён на мюон) дали для этого радиуса на 4 % меньший результат 0,84184 ± 0,00067 фм
. Причины такого различия пока неясны.

Стабильность

Свободный протон стабилен, экспериментальные исследования не выявили никаких признаков его распада (нижнее ограничение на время жизни — 2,9⋅10 29 лет
независимо от канала распада , 1,6⋅10 34 лет
для распада в позитрон и нейтральный пион , 7,7⋅10 33 лет
для распада в положительный мюон и нейтральный пион ). Поскольку протон является наиболее лёгким из барионов , стабильность протона является следствием закона сохранения барионного числа — протон не может распасться в какие-либо более лёгкие частицы (например, в позитрон и нейтрино) без нарушения этого закона. Однако многие теоретические расширения Стандартной модели предсказывают процессы (пока не наблюдавшиеся), следствием которых было бы несохранение барионного числа и, следовательно, распад протона.

Протон, связанный в атомном ядре, способен захватывать электрон с электронной K-, L- или M-оболочки атома (т. н. «электронный захват »). Протон атомного ядра, поглотив электрон, превращается в нейтрон и одновременно испускает нейтрино : p+e − →
+ν e

. «Дырка» в K-, L- или M-слое, образовавшаяся при электронном захвате, заполняется электроном одного из вышележащих электронных слоев атома с излучением характеристических рентгеновских лучей, соответствующих атомному номеру Z
− 1
, и/или Оже-электронов . Известно свыше 1000 изотопов от 7
4
до 262
105
, распадающихся путём электронного захвата. При достаточно высоких доступных энергиях распада (выше 2m e c
2
≈ 1,022 МэВ
) открывается конкурирующий канал распада — позитронный распад p → +e +
+ν e

. Следует подчеркнуть, что эти процессы возможны только для протона в некоторых ядрах, где недостающая энергия восполняется переходом образовавшегося нейтрона на более низкую ядерную оболочку; для свободного протона они запрещены законом сохранения энергии.

Источником протонов в химии являются минеральные (азотная , серная , фосфорная и другие) и органические (муравьиная , уксусная , щавелевая и другие) кислоты. В водном растворе кислоты способны к диссоциации с отщеплением протона, образующего катион гидроксония .

В газовой фазе протоны получают ионизацией — отрывом электрона от атома водорода . Потенциал ионизации невозбуждённого атома водорода составляет 13,595 эВ
. При ионизации молекулярного водорода быстрыми электронами при атмосферном давлении и комнатной температуре первоначально образуется молекулярный ион водорода (H 2 +) — физическая система, состоящая из двух протонов, удерживающихся вместе на расстоянии 1,06
одним электроном. Стабильность такой системы, по Полингу , вызвана резонансом электрона между двумя протонами с «резонансной частотой», равной 7·10 14 с −1
. При повышении температуры до нескольких тысяч градусов состав продуктов ионизации водорода изменяется в пользу протонов — H + .

Применение

Пучки ускоренных протонов используются в экспериментальной физике элементарных частиц (изучение процессов рассеяния и получение пучков других частиц), в медицине (протонная терапия онкологических заболеваний) .

См. также

Примечания

1. http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt Fundamental Physical Constants — Complete Listing
2. CODATA Value: proton mass
3. CODATA Value: proton mass in u
4. Ahmed S. et al.
   Constraints on Nucleon Decay via Invisible Modes from the Sudbury Neutrino Observatory (англ.)
   // Physical Review Letters : journal. — 2004. — Vol. 92
   , no. 10
   . — P. 102004
   . — DOI :10.1103/PhysRevLett.92.102004 . — Bibcode : 2004PhRvL..92j2004A
   . — arXiv :hep-ex/0310030 . — PMID 15089201 .
5. CODATA Value: proton mass energy equivalent in MeV
6. CODATA Value: proton-electron mass ratio
7. , с. 67.
8. Хофштадтер P.
   Структура ядер и нуклонов // УФН . — 1963. — Т. 81, № 1. — С. 185-200. — ISSN. — URL: http://ufn.ru/ru/articles/1963/9/e/
9. Щёлкин К. И.
   Виртуальные процессы и строение нуклона // Физика микромира — М.: Атомиздат, 1965. — С. 75.
10. Жданов Г. Б.
    Упругие рассеяния, периферические взаимодействия и резононы // Частицы высоких энергий. Высокие энергии в космосе и лаборатории — М.: Наука, 1965. — С. 132.
11. Burkert V. D.
    , Elouadrhiri L.
    , Girod F. X.

В разделе на вопрос Чему равен заряд протона? заданный автором Европейский
лучший ответ это заряду электрона с противоположным знаком.

Ответ от Корпускуляр
[гуру]
q=1.6021917Е-19кулон (Е-19 означает 10 в минус 19й степени). (-19) кл или 1 электрон

Ответ от Посошок
[мастер]
Протон — элементарная частица. Относится к адронам, имеет спин 1/2, электрический заряд +1. Рассматривается как нуклон с проекцией изоспина +1/2. Состоит из трёх кварков (один d-кварк и два u-кварка). Стабилен (нижнее ограничение на время жизни — 2,9×1029 лет независимо от канала распада, 1,6×1033 лет для распада в позитрон и нейтральный пион). Масса протона 938,271 998±0,000 038 МэВ или 1,00 727 646 688±0,00 000 000 013 а. е. м. или 1,672 622 964 ∙ 10−27 кг.
Ядро атома водорода состоит из одного протона. Протон в химическом смысле является ядром атома водорода (точнее, его лёгкого изотопа — протия) без электрона. В физике протон обозначается буквой p. Химическое обозначение протона (положительного иона водорода) — H+, астрофизическое — HII.
Протоны (вместе с нейтронами) являются основными составляющими атомных ядер. Заряд ядра определяется количеством протонов в нём
Заряд протона qпр = + e.
Электрический заряд протона=1,6*10^(–19) Кл
Масса протона больше массы электрона приблизительно в 1840 раз.

§ 4. 1. Закон электромагнитной индукции Фарадея и его мистичность

§ 5. 9. Электромагнитная масса в электродинамике А. Зоммерфельда и Р. Фейнмана

Глава 8. Электромагнитные волны

Глава 10. Неэлементарные частицы. Нейтрон. Дефект масс

§ 12. 4. Правильное укорочение ведёт к утолщению

§ 9.1. Электромагнитная масса и заряд. Вопрос о сущности заряда

В главе 5 мы выяснили механизм возникновения инерции, объяснили, что же такое «инерционная масса» и какие электрические явления и свойства элементарных зарядов определяют её. В главе 7 мы проделали всё то же самое для явления тяготения и «гравитационной массы». Выяснилось, что и инерцию и тяготение тел определяют геометрический размер элементарных частиц и их заряд
. Поскольку геометрический размер есть понятие привычное, то в основе таких фундаментальных явлений, как инерция и гравитация, оказывается лежащей лишь одна малоизученная сущность — «заряд». До сих пор понятие «заряд» является загадочным и почти мистическим. Сначала учёные имели дело лишь с макроскопическими зарядами, т.е. зарядами макроскопических тел. В начале изучения электричества в науке использовались представления о незримых «электрических жидкостях», избыток или недостаток которых и приводит к электризации тел. Долгое время споры шли лишь о том, одна это жидкость или их две: положительная и отрицательная. Затем выяснили, что существуют «элементарные» носители заряда электроны и ионизированные атомы, т.е. атомы с избыточным электроном, либо недостающим электроном. Ещё позже были обнаружены «самые элементарные» носители положительного заряда – протоны. Затем выяснилось, что «элементарных» частиц много и многие из них обладают электрическим зарядом, причём по величине заряд этот всегда

кратен некоторой минимальной обнаруживаемой порции заряда q
0
≈
1. 602 10−
19
Кл
. Эта

порция и названа была «элементарным зарядом». Заряд определяет меру участия тела в электрических взаимодействиях и, в частности, взаимодействиях электростатических. На сегодняшний день вразумительных объяснений, что же такое элементарный заряд не существует. Любые рассуждения на тему того, что заряд состоит из других зарядов (например, кварков с дробными величинами зарядов), это не объяснение, а схоластическое «замыливание» вопроса.

Давайте попробуем подумать о зарядах сами, пользуясь тем, что мы уже установили ранее. Вспомним, что главный закон, установленный для зарядов, есть закон Кулона: сила взаимодействия между двумя заряженными телами прямо пропорциональна произведению величин их зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Получается, что если мы выведем закон Кулона из каких-либо конкретных уже изученных физических механизмов, то тем самым сделаем шаг в понимании сущности зарядов. Мы уже говорили о том, что элементарные заряды в части взаимодействия с внешним миром вполне определяются своим электрическим полем: его структурой и его движением. И говорили, что после объяснения инерции и гравитации в элементарных зарядах ничего, кроме движущегося электрического поля, и не осталось. А электрическое поле есть не что иное, как возмущённые состояния вакуума, эфира, пленума
. Ну, так будем же последовательны и попытаемся свести электрон и его заряд к движущемуся полю! Мы уже догадались в главе 5, что протон полностью подобен электрону, за исключением знака заряда и геометрического размера. Если, сведя электрон к движущемуся полю, мы увидим, что мы можем объяснить и знак заряда и независимость количества заряда частиц от размера, то наша задача будет выполнена, хотя бы в первом приближении.

§ 9.2. Странные токи и странные волны. Плоский электрон

Для начала рассмотрим крайне упрощённую модельную ситуацию (рис. 9.1) кольцевого
заряда, движущегося по круговой траектории радиуса r
0
. И пусть он в целом

электронейтрален
, т.е. в его центре размещён противоположный по знаку заряд. Это так называемый «плоский электрон». Мы не утверждаем, что реальный электрон именно таков, мы лишь пытаемся пока понять, можно ли получить электрически нейтральный объект, эквивалентный свободному элементарному заряду в плоском, двумерном случае. Попробуем создать наш заряд из связанных зарядов эфира (вакуума, пленума
). Пусть, для определённости, заряд кольца отрицателен, а движение кольца происходит по часовой стрелке (рис. 9.1). В этом случае ток I
t
течёт против часовой стрелки. Выделим малый

элемент кольцевого заряда dq
и припишем ему малую длину dl
. Очевидно, что в каждый момент времени элемент dq
движется с тангенциальной скоростью v
t
и нормальным ускорением a
n
. С таким движением мы можем ассоциировать полный ток элемента dI
–

величину векторную. Эту величину можно представить как постоянный по величине тангенциальный ток dI
t
, постоянно «поворачивающий» своё направление с течением

времени, то есть – ускоренный. То есть имеющий нормальное ускорение dI
&
n
. Трудность

дальнейшего рассмотрения связана с тем, что до сих пор в физике рассматривались в основном такие переменные токи, чьё ускорение лежало на одной прямой
с направлением самого тока. В данном случае ситуация иная: ток перпендикулярен
своему ускорению. И что же? Разве это отменяет твёрдо установленные ранее законы физики?

Рис. 9.1.
Кольцевой ток и его силовое действие на пробный заряд

Так же как с самим элементарным током связано его магнитное поле (согласно закону Био-Савара-Лапласа), так и с ускорением элементарного тока связано электрическое поле индукции, как показано нами в предыдущих главах. Эти поля оказывают силовое действие F
на внешний заряд q
(рис. 9.1). Поскольку радиус r
0
конечен, то действия

элементарных токов правой
(по рисунку) половины кольца не могут быть полностью скомпенсированы противоположным действием элементарных токов левой
половины.

Таким образом, между кольцевым током I
и внешним
пробным зарядом q
должно

возникать силовое
взаимодействие.

В результате мы получили, что мы можем умозрительно создать объект, который в целом будет совершенно электронейтрален по построению, но содержать в себе кольцевой ток. Что же такое кольцевой ток в вакууме? Это ток смещения. Можно представить его как круговое движение связанных отрицательных (или наоборот — положительных) зарядов вакуума при полном покое оппозитных зарядов, расположенных

в
центре. Можно представить и как совместное круговое движение положительных и отрицательных связанных зарядов, но с разными скоростями, или по разным радиусам или

в
разные стороны… В конечном итоге как бы мы ни рассматривали ситуацию, она будет

сводиться к
вращающемуся электрическому полю E , замкнутому в круге. При этом возникает магнитное поле
B ,
связанное с тем, что текут токи и дополнительное, не ограниченное кр
у
гом электрическое поле
Eинд
, связанное с тем, что эти токи
ускорены.

Именно это мы и наблюдаем вблизи реальных элементарных зарядов (например, электронов)! Вот наша феноменология так называемого «электростатического» взаимодействия. Не требуется свободных зарядов (с дробными или ещё какими-то величинами заряда), чтобы построить электрон. Достаточно лишь связанных зарядов вакуума
! Вспомните, что по современным представлениям фотон
также состоит из движущегося электрического поля и в целом электронейтрален. Если фотон «загнуть» кольцом, то у него появится заряд, поскольку его электрическое поле теперь будет двигаться не прямолинейно и равномерно, а ускоренно. Теперь понятно, как образуются заряды разных знаков: если поле E
в «кольцевой модели» (рис. 9.1) направлено от центра к периферии частицы, то заряд одного знака, если наоборот – то другого. Если разомкнуть электрон (или позитрон), то создадим фотон. В реальности из-за необходимости сохранения момента вращения, чтобы превратить заряд в фотон, надо взять два противоположных заряда, свести воедино и получить в итоге два электронейтральных фотона. Такое явление (реакция аннигиляции) действительно наблюдается в экспериментах. Так вот что такое заряд – это момент вращения электрического поля
! Далее мы попытаемся заняться формулами и расчётами и получить закон Кулона из законов индукции, приложенных к случаю переменного тока смещения.

§ 9.3. Закон Кулона как следствие закона индукции Фарадея

Покажем, что в двумерном (плоском) приближении электрон в электростатическом смысле эквивалентен
круговому движению тока, который по величине равен току заряда q
0
,
движущемуся по радиусу r
0
со скоростью, равной скорости света c
.

Для этого разобьем полный круговой ток I
(рис. 9.1) на элементарные токи Idl
, вычислим dE
инд
, действующие в точке нахождения пробного заряда q
, и проинтегрируем по кольцу.

Итак, ток, текущий в нашем случае по кольцу, равен:

(9.1)
I
=
q
0
v
=
q
0
c
.
2
π
r
0 2
π
r
0

Поскольку этот ток является криволинейным
, то есть ускоренным
, то он является

переменным:

где a
— центростремительное ускорение, которое испытывает каждый элемент тока при движении по окружности со скоростью c
.

Подставляя известное из кинематики выражение для ускорения a
=
c
2
, получим: r
0

Понятно, что производная
для элемента тока будет выражаться формулой:

Как следует из закона Био-Савара-Лапласа, каждый элемент тока Idl
создаёт в точке нахождения пробного заряда «элементарное» магнитное поле:

Из главы 4 известно, что переменное магнитное поле элементарного тока порождает электрическое:

Теперь подставим в это выражение значение производной элементарного кругового тока из (9. 4):

Остаётся проинтегрировать эти элементарные напряжённости электрического поля по контуру тока, то есть по всем dl
, которые мы выделили на окружности:

Нетрудно видеть (рис. 9.1), что интегрирование по углам даст:

Соответственно, полное значение напряжённости электрического поля индукции E
инд
от нашего криволинейного тока в точке нахождения пробного заряда будет равно.

Если вы знакомы со строением атома, то наверняка знаете, что атом любого элемента состоит из трех видов элементарных частиц: протонов, электронов, нейтронов. Протоны в сочетании с нейтронами образуют атомное ядро Так как заряд протона положительный, атомное ядро всегда заряжено положительно. атомного ядра компенсируется окружающим его облаком других элементарных частиц. Отрицательно заряженный электрон — это та составляющая атома, которая стабилизирует заряд протона. В зависимости от того, какое окружает атомное ядро, элемент может быть либо электрически нейтральным (в случае равенства количества протонов и электронов в атоме), либо иметь положительный или отрицательный заряд (в случае недостатка или избытка электронов, соответственно). Атом элемента, несущий на себе определенный заряд, именуется ионом.

Важно помнить, что именно числом протонов определяются свойства элементов и их положение в периодической таблице им. Д. И. Менделеева. Содержащиеся в атомном ядре нейтроны не имеют заряда. Из-за того что и протона соотносимы и практически равны друг другу, а масса электрона ничтожно мала по сравнению с ними (в 1836 раз меньше то число нейтронов в ядре атома играет очень важную роль, а именно: определяет стабильность системы и скорость ядер. Содержанием нейтронов определяется изотоп (разновидность) элемента.

Однако из-за несоответствия масс заряженных частиц протоны и электроны имеют разные удельные заряды (эта величина определяется отношением заряда элементарной частицы к ее массе). Вследствие этого удельный заряд протона равен 9,578756(27)·107 Кл/кг против -1,758820088(39)·1011 у электрона. Из-за высокого значения удельного заряда свободные протоны не могут существовать в жидких средах: они поддаются гидратации.

Масса и заряд протона — это конкретные величины, которые удалось установить еще в начале прошлого столетия. Кто же из ученых совершил это — одно из величайших — открытие двадцатого века? Еще в 1913 году Резерфорд, основываясь на том, что массы всех известных химических элементов больше массы атома водорода в целое число раз, предположил, что ядро атома водорода входит в ядро атома любого элемента. Несколько позднее Резерфорд провел опыт, в котором изучал взаимодействие ядер атома азота с альфа-частицами. В результате проведенного эксперимента из ядра атома вылетела частица, которую Резерфорд назвал «протон» (от греческого слова «протос» — первый) и предположил, что она и является ядром атома водорода. Предположение было доказано экспериментально в ходе повторного проведения этого научного опыта в камере Вильсона.

Тем же Резерфордом в 1920 году было высказана гипотеза о существовании в атомном ядре частицы, масса которой равна массе протона, но не несущей на себе никакого электрического заряда. Однако самому Резерфорду обнаружить эту частицу не удалось. Зато в 1932 году его ученик Чедвик экспериментально доказал существование в атомном ядре нейтрона — частицы, как и предсказывал Резерфорд, примерно равной по массе протону. Обнаружить нейтроны было сложнее, так как они не имеют электрического заряда и, соответственно, не вступают во взаимодействия с другими ядрами. Отсутствием заряда объясняется такое свойство нейтронов как очень высокая проникающая способность.

Протоны и нейтроны связаны в атомном ядре очень сильным взаимодействием. Сейчас физики сходятся на мысли, что две эти элементарные ядерные частицы очень похожи друг на друга. Так, они имеют равные спины, и ядерные силы действуют на них абсолютно одинаково. Единственное отличие — заряд протона положителен, нейтрон же вообще не имеет заряда. Но так как электрический заряд в ядерных взаимодействиях не имеет никакого значения, он может рассматриваться лишь как некая метка протона. Если же лишить протон электрического заряда, то он потеряет свою индивидуальность.

Учёные подтвердили, что размер протона меньше, чем считалось раньше

Одна из самых распространённых частиц во Вселенной – протон – оказалась одним из главных возмутителей спокойствия в мире физики. Ещё в 2010 году в журнале Nature были опубликованы результаты исследования, показавшие, что диаметр этой фундаментальной составляющей атомного ядра на 4% меньше, чем думали раньше. 

Учёный мир пребывал в недоумении и потратил более двух лет, чтобы объяснить это несоответствие. Новая работа ещё больше спутала карты, подтвердив, что реальный размер протона меньше, чем говорят расчёты, основанные на законах физики.

Отметим, что протон не имеет каких-либо чётко различимых границ, поэтому его размеры можно определить лишь по взаимодействию с вращающимися вокруг него частицами (например, электронами). В качестве основного объекта для вычисления диаметра этой положительно заряженной частицы традиционно выступал атом водорода. 

Простейший химический элемент состоит из одного протона и одного электрона. При этом электрон вращается вокруг протона на строго определённом расстоянии в зависимости от энергетического уровня. Электрон может перемещаться с одного уровня на другой, поглощая или выделяя энергию в виде фотонов света. Измеряя энергию фотонов, исходящих от возбуждённого атома водорода, физики могут определить допустимое положение орбиталей, и на основании законов квантовой физики рассчитать расстояние от них до протона. 

Впервые такие измерения были проведены в 1960-х годах. С тех пор считалось, что радиус протона равен 0,8768 фемтометра или менее одной триллионной миллиметра.

Проблемы начались после того, как о результатах своих измерений заговорила группа физиков, работающих под руководством Рандольфа Поля (Randolf Pohl) из Института квантовой оптики Макса Планка. Учёные с помощью ускорителя элементарных частиц бомбардировали атомы водорода мюонами. В результате эти нестабильные элементарные частицы, которые в двести раз тяжелее электронов и также имеют отрицательный заряд, вытеснили электроны, заняв их места. Из-за большей массы мюон вращается гораздо ближе к протону и более чувствителен к его диаметру. Поэтому измерения, основанные на таком взаимодействии, гораздо точнее.

В 2010 году Поль и его коллеги впервые опубликовали уточнённый размер протона, равный 0,8418 фемтометра. В обычной жизни разница в 0,00000000000003 миллиметра практически неощутима, но только не в вопросах квантовой физики, где погрешность обычно не превышает долей процента.

Два года спустя та же команда исследователей провела повторные исследования. Как сообщается в статье, опубликованной в журнале Science, учёные также получили мюонные атомы водорода, но на этот раз с помощью лазера переводили тяжёлые отрицательные частицы на другие орбитали, чтобы сделать расчёты на основании нового набора энергетических уровней.

Учёные утверждают, что последние измерения были на порядок точнее, чем в 2010 году. Однако диаметр протона оказался равен 0,8408 фемтометра, что почти полностью соответствует предыдущему результату.

Однако физики так и не нашли точного ответа на вопрос: откуда взялась разница в 4%? В октябре 2012 года в Италии прошёл специальный семинар, в котором приняли участие 50 экспертов по протонам со всего мира. В результате специалисты сошлись во мнении, что между электронами и мюонами существуют некоторые различия, которые находятся вне стандартных физических моделей. Именно они влияют на получаемый результат.

Учёные надеются, что разгадка тайны будет найдена в течение последующих двух-трёх лет. Возможно, что-то прояснится после экспериментов с измерением энергетических уровней в мюонных атомах гелия, которые планируется провести в ближайшие два года.

Также по теме:
На Большом адронном коллайдере, возможно, получен новый тип материи
Сделан важный шаг на пути к управляемому термоядерному синтезу
Учёные впервые различили химические связи внутри молекулы
Смоделирована химическая связь, которая может существовать только в космосе

4.

4: Свойства протонов, нейтронов и электронов

Цели обучения

• Опишите расположение, заряды и массы трех основных субатомных частиц.
• Определите количество протонов и электронов в атоме.
• Определите атомную единицу массы (а.е.м.).

Атомная теория Далтона многое объяснила о материи, химических веществах и химических реакциях. Тем не менее, это было не совсем точно, потому что вопреки тому, что полагал Дальтон, атомы на самом деле могут быть разбиты на более мелкие субъединицы или субатомные частицы.Мы очень подробно говорили об электроне, но есть еще две интересующие нас частицы: протоны и нейтроны. Мы уже узнали, что Дж. Дж. Томсон открыл отрицательно заряженную частицу, названную электроном . Резерфорд предположил, что эти электроны вращаются вокруг положительного ядра. В последующих экспериментах он обнаружил, что в ядре есть положительно заряженная частица меньшего размера, называемая протоном . Существует также третья субатомная частица, известная как нейтрон.

Электронов

Электроны — это один из трех основных типов частиц, из которых состоят атомы. В отличие от протонов и нейтронов, которые состоят из более мелких и простых частиц, электроны — это элементарные частицы, которые не состоят из более мелких частиц. Это разновидность фундаментальных частиц, называемых лептонами. Все лептоны имеют электрический заряд \ (- 1 \) или \ (0 \). Электроны очень маленькие. Масса электрона составляет всего около 1/2000 массы протона или нейтрона, поэтому электроны практически ничего не вносят в общую массу атома.Электроны имеют электрический заряд \ (- 1 \), который равен, но противоположен заряду протона, который равен \ (+ 1 \). Все атомы имеют такое же количество электронов, что и протоны, поэтому положительный и отрицательный заряды «уравновешиваются», делая атомы электрически нейтральными.

В отличие от протонов и нейтронов, которые находятся внутри ядра в центре атома, электроны находятся вне ядра. Поскольку противоположные электрические заряды притягиваются друг к другу, отрицательные электроны притягиваются к положительному ядру.Эта сила притяжения заставляет электроны постоянно перемещаться через пустое пространство вокруг ядра. На приведенном ниже рисунке показан общий способ представления структуры атома. Он показывает электрон как частицу, вращающуюся вокруг ядра, подобно тому, как планеты вращаются вокруг Солнца. Однако это неверная точка зрения, поскольку квантовая механика показывает, что электроны более сложны.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Электроны намного меньше протонов или нейтронов. Если бы электрон был массой с пенни, протон или нейтрон имели бы массу большого шара для боулинга!

Протоны

Протон — одна из трех основных частиц, составляющих атом.{-15} \) метров.

Как вы уже догадались по названию, нейтрон нейтрон. Другими словами, он совершенно не заряжен и поэтому не привлекается и не отталкивается от других объектов. Нейтроны есть в каждом атоме (за одним исключением), и они связаны вместе с другими нейтронами и протонами в атомном ядре.

Прежде чем двигаться дальше, мы должны обсудить, как различные типы субатомных частиц взаимодействуют друг с другом. Что касается нейтронов, ответ очевиден.Поскольку нейтроны не притягиваются и не отталкиваются от объектов, они на самом деле не взаимодействуют с протонами или электронами (за исключением того, что они связаны с ядром с протонами).

Хотя электроны, протоны и нейтроны — все типы субатомных частиц, они не все одинакового размера. Когда вы сравниваете массы электронов, протонов и нейтронов, вы обнаруживаете, что электроны имеют чрезвычайно малую массу по сравнению с протонами или нейтронами. С другой стороны, массы протонов и нейтронов довольно похожи, хотя технически масса нейтрона немного больше массы протона.Поскольку протоны и нейтроны намного массивнее электронов, почти вся масса любого атома исходит от ядра, которое содержит все нейтроны и протоны.

Таблица \ (\ PageIndex {1} \): Свойства субатомных частиц

Частица	Символ	Масса (а. е.м.)	Относительная масса (протон = 1)	Относительный заряд	Расположение
протон	п. +	1	1	+1	внутри ядра
электрон	e —	5.45 × 10 −4	0,00055	-1	вне ядра
нейтрон	n 0	1	1	0	внутри ядра

Таблица \ (\ PageIndex {1} \) дает свойства и расположение электронов, протонов и нейтронов. В третьем столбце показаны массы трех субатомных частиц в «атомных единицах массы».«Атомная единица массы (\ (\ text {amu} \)) определяется как одна двенадцатая массы атома углерода-12. Атомные единицы массы (\ (\ text {amu} \)) полезны , потому что, как вы можете видеть, масса протона и масса нейтрона в этой системе единиц почти точно равны \ (1 \).

Отрицательный и положительный заряды равной величины компенсируют друг друга. Это означает, что отрицательный заряд электрона идеально уравновешивает положительный заряд протона. Другими словами, нейтральный атом должен иметь ровно один электрон на каждый протон.Если нейтральный атом имеет 1 протон, он должен иметь 1 электрон. Если у нейтрального атома 2 протона, у него должно быть 2 электрона. Если у нейтрального атома 10 протонов, у него должно быть 10 электронов. Вы уловили идею. Чтобы быть нейтральным, атом должен иметь одинаковое количество электронов и протонов.

Сводка

• Электроны — это разновидность субатомных частиц с отрицательным зарядом.
• Протоны — это субатомные частицы с положительным зарядом. Протоны связаны вместе в ядре атома в результате сильного ядерного взаимодействия.
• Нейтроны — это тип субатомных частиц без заряда (они нейтральны). Как и протоны, нейтроны связаны с ядром атома в результате сильного ядерного взаимодействия.
• Протоны и нейтроны имеют примерно одинаковую массу, но оба они намного массивнее электронов (примерно в 2000 раз массивнее электрона).
• Положительный заряд протона по величине равен отрицательному заряду электрона. В результате в нейтральном атоме должно быть равное количество протонов и электронов.
• Атомная единица массы (а.е.м.) — единица массы, равная одной двенадцатой массы атома углерода-12.

Материалы и авторство

Эта страница была создана на основе контента следующими участниками и отредактирована (тематически или всесторонне) командой разработчиков LibreTexts в соответствии со стилем, представлением и качеством платформы:

вопросов и ответов — Как мне прочитать таблицу электронной конфигурации?

Как мне прочитать таблицу электронной конфигурации?

Вы делаете модель атома и хотите знать, как разместить электроны вокруг ядра? Если да, вам нужно знать, как читать таблицу электронной конфигурации элемента. Следуйте этим простым инструкциям, чтобы узнать, как это сделать!

Что такое таблица электронной конфигурации?

Таблица конфигурации электронов — это тип кода, который описывает, сколько электронов находится на каждом энергетическом уровне атома и как электроны расположены на каждом энергетическом уровне. Он упаковывает много информации в небольшое пространство, и для чтения требуется немного практики. Например, это таблица конфигурации электронов для золота:

Что означают все эти цифры и буквы?

Каждая строка таблицы электронной конфигурации похожа на предложение.Каждое «предложение» состоит из более мелких «слов». Каждое «слово» имеет следующий формат:

Первое число — это уровень энергии . Сразу можно сказать, что атом золота содержит 6 уровней энергии.

Строчная буква — это суб-оболочка . Подоболочки называются s, p, d и f. Количество доступных дополнительных оболочек увеличивается с увеличением уровня энергии. Например, первый энергетический уровень содержит только подоболочку s, тогда как второй энергетический уровень содержит как подоболочку s, так и подоболочку p.

Число в верхнем индексе — это количество электронов в суб-оболочке . Каждая подоболочка может содержать только определенное количество электронов. Подоболочка s может содержать не более 2 электронов, подоболочка p может содержать 6, подоболочка d может содержать 10, а подоболочка f может содержать до 14.

Как я могу использовать таблица конфигурации электронов, чтобы сказать мне …

Сколько энергетических уровней имеет атом?

Поскольку в таблице конфигурации электронов каждый энергетический уровень перечисляется по строкам, вы можете определить их количество, посмотрев, сколько там строк.Как упоминалось ранее, атом золота содержит шесть энергетических уровней, как показано ниже:

Сколько электронов находится на каждом энергетическом уровне?

Общее количество электронов на энергетическом уровне — это сумма электронов на каждой подоболочке этого энергетического уровня. Просто сложите числа в верхнем индексе, чтобы найти количество электронов на уровне энергии. Число электронов на каждом энергетическом уровне в атоме золота показано ниже:

Сколько электронов находится на внешнем энергетическом уровне атома?

Это просто комбинация двух предыдущих примеров.Используйте электронную конфигурацию, чтобы найти самый высокий энергетический уровень этого атома, а затем сложите числа в верхнем индексе, чтобы найти количество электронов, которые в нем находятся. На внешнем энергетическом уровне атома золота находится один электрон, как показано ниже:

Связанные страницы:

Все об атомах

Видео — Как нарисовать атом!

Что такое атом? Из чего состоят атомы?

Периодическая таблица элементов

Как мне найти количество протонов, электронов и нейтронов в атоме элемента?

Сколько электронов умещается в каждой оболочке атома?

Как сделать модель атома?

Как электроны размещаются в оболочках вокруг ядра?

Почему атомы всегда содержат одинаковое количество электронов и протонов?

Категория: Химия
Опубликовано: 7 июня 2013 г.

Атомы не всегда содержат одинаковое количество электронов и протонов, хотя это состояние является обычным.Когда атом имеет равное количество электронов и протонов, он имеет равное количество отрицательных электрических зарядов (электронов) и положительных электрических зарядов (протонов). Таким образом, общий электрический заряд атома равен нулю, и атом называется нейтральным. Напротив, когда атом теряет или получает электрон (или в более редком случае потери или получения протона, что требует ядерной реакции), суммарные заряды в сумме не равны нулю. Затем говорят, что атом электрически заряжен или «ионизирован».Существует большая разница между нейтральным состоянием и ионизированным состоянием. В нейтральном состоянии атом имеет слабое электромагнитное притяжение к другим атомам. Обратите внимание, что электрическое поле нейтрального атома слабо, но не совсем равно нулю, потому что атом не точечная частица. Если другой атом подойдет достаточно близко к атому, они могут начать делиться электронами. Химически мы говорим, что атомы образовали связи.

Атомы без равного количества электронов и протонов встречаются чаще, чем многие думают, например, атомы в поваренной соли.Public Domain Image, источник: Кристофер С. Бэрд.

В отличие от нейтральных атомов, поле ионизированного атома велико даже на больших расстояниях. Сильное электрическое поле ионов заставляет их сильно притягиваться к другим атомам и молекулам до такой степени, что они обладают высокой химической реактивностью. Ионизированные атомы могут быть свободными радикалами, то есть атомами с оборванной связью, которые обладают высокой реакционной способностью. В организме человека свободные радикалы могут вступать в реакцию с ДНК, что приводит к мутациям и, возможно, раку.Атомы становятся ионизированными, когда свет с достаточной энергией сбивает часть их электронов. Только световые волны на частотах рентгеновских и гамма-лучей обладают достаточной энергией для ионизации атомов и, следовательно, приводят к раку. Канцерогенная сила только определенных частот — вот почему вы можете использовать свой мобильный телефон сколько угодно, но получить рентгеновский снимок можно только в редких случаях. Свободные радикалы встречаются в вашем теле естественным образом. Они становятся опасными только тогда, когда свободных радикалов больше, чем может выдержать ваше тело.

Но не все ионы в организме плохие. Из-за заряженной природы ионов человеческое тело использует их для передачи электрических сигналов по нервам. Организм также использует ионы для контроля уровня жидкости и кровяного давления. Наиболее часто используемые ионы в организме человека — это натрий, калий, кальций, магний и хлорид. Ионы также образуются всякий раз, когда вы электростатически заряжаете объект, например, когда вы натираете воздушный шар о волосы. По этой причине вашу сушилку для одежды можно рассматривать как ионный генератор.Когда одежда натирается в машине, электроны переходят от одного атома к другому. Результатом является знакомое всем статическое цепляние. Электричество и сильные электрические поля создают ионы (вспомните молнии).

Нейтральное состояние атома обычно является наиболее стабильной конфигурацией (если молекулярные связи и химическая среда не усложняют картину), поэтому ионы имеют тенденцию разряжаться и возвращаться в свое нейтральное состояние с течением времени. Причина этого в том, что как ион атом имеет сильное электрическое поле, которое притягивает необходимый электрон или необходимый атом, чтобы забрать свой лишний электрон.Но как только атом становится нейтральным, он имеет равное количество электронов и протонов, у него не очень сильное поле, и поэтому у него мало возможностей для изменения.

Темы:
атом, атомы, заряд, электромагнетизм, электрон, электроны, ион, ионизация, ионизация, нейтральные атомы, протон, протоны, статика

Атомная структура | Безграничная анатомия и физиология

Обзор атомной структуры

Атомы состоят из частиц протонов, нейтронов и электронов, которые отвечают за массу и заряд атомов.

Цели обучения

Обсудить электронные и структурные свойства атома

Основные выводы

Ключевые моменты

• Атом состоит из двух областей: ядра, которое находится в центре атома и содержит протоны и нейтроны, и внешней области атома, которая удерживает свои электроны на орбите вокруг ядра.
• Протоны и нейтроны имеют примерно одинаковую массу, около 1,67 × 10 ⁻²⁴ граммов, которую ученые определяют как одну атомную единицу массы (а.е.м.) или один дальтон.
• Каждый электрон имеет отрицательный заряд (-1), равный положительному заряду протона (+1).
• Нейтроны — это незаряженные частицы, находящиеся внутри ядра.

Ключевые термины

• атом : Наименьшее возможное количество вещества, которое все еще сохраняет свою идентичность как химический элемент, состоящее из ядра, окруженного электронами.
• протон : положительно заряженная субатомная частица, составляющая часть ядра атома и определяющая атомный номер элемента. Он весит 1 а.е.м.
• нейтрон : субатомная частица, составляющая часть ядра атома. Это бесплатно. По массе он равен протону или весит 1 а.е.м.

Атом — это наименьшая единица вещества, которая сохраняет все химические свойства элемента. Атомы объединяются, образуя молекулы, которые затем взаимодействуют с образованием твердых тел, газов или жидкостей. Например, вода состоит из атомов водорода и кислорода, которые объединились в молекулы воды. Многие биологические процессы посвящены расщеплению молекул на составляющие их атомы, чтобы из них можно было собрать более полезную молекулу.

Атомные частицы

Атомы состоят из трех основных частиц: протонов, электронов и нейтронов. Ядро (центр) атома содержит протоны (положительно заряженные) и нейтроны (без заряда). Внешние области атома называются электронными оболочками и содержат электроны (отрицательно заряженные). Атомы имеют разные свойства в зависимости от расположения и количества их основных частиц.

Атом водорода (H) содержит только один протон, один электрон и не содержит нейтронов.Это можно определить с помощью атомного номера и массового числа элемента (см. Понятие атомных номеров и массовых чисел).

Структура атома : Изображенные здесь элементы, такие как гелий, состоят из атомов. Атомы состоят из протонов и нейтронов, расположенных внутри ядра, а электроны находятся на орбиталях, окружающих ядро.

Атомная масса

Протоны и нейтроны имеют примерно одинаковую массу, примерно 1,67 × 10 ⁻²⁴ граммов.Ученые определяют это количество массы как одну атомную единицу массы (а.е.м.) или один Дальтон. Протоны схожи по массе, но заряжены положительно, а нейтроны не имеют заряда. Следовательно, количество нейтронов в атоме существенно влияет на его массу, но не на его заряд.

Электроны намного меньше по массе, чем протоны, всего 9,11 × 10 ⁻²⁸ граммов, или примерно 1/1800 атомной единицы массы. Следовательно, они не вносят большой вклад в общую атомную массу элемента.При рассмотрении атомной массы принято игнорировать массу любых электронов и вычислять массу атома, исходя только из числа протонов и нейтронов.

Электроны вносят большой вклад в заряд атома, поскольку каждый электрон имеет отрицательный заряд, равный положительному заряду протона. Ученые определяют эти заряды как «+1» и «-1». В незаряженном нейтральном атоме количество электронов, вращающихся вокруг ядра, равно количеству протонов внутри ядра. В этих атомах положительный и отрицательный заряды нейтрализуют друг друга, в результате чего получается атом без чистого заряда.

Протоны и нейтроны имеют массу 1 а. е.м. и находятся в ядре.Однако протоны имеют заряд +1, а нейтроны не заряжены. Электроны имеют массу приблизительно 0 а.е.м., вращаются вокруг ядра и имеют заряд -1.

Изучение свойств электрона : Сравните поведение электронов с поведением других заряженных частиц, чтобы обнаружить такие свойства электронов, как заряд и масса.

Объем атомов

С учетом размеров протонов, нейтронов и электронов большая часть объема атома — более 99 процентов — фактически представляет собой пустое пространство.Несмотря на все это пустое пространство, твердые объекты не проходят сквозь друг друга. Электроны, которые окружают все атомы, заряжены отрицательно и заставляют атомы отталкиваться друг от друга, не позволяя атомам занимать одно и то же пространство. Эти межмолекулярные силы не позволяют вам провалиться сквозь такой объект, как стул.

Интерактивное: создайте атом : создайте атом из протонов, нейтронов и электронов и посмотрите, как изменяются элемент, заряд и масса. Тогда сыграйте в игру, чтобы проверить свои идеи!

Атомный номер и массовое число

Атомный номер — это количество протонов в элементе, а массовое число — это количество протонов плюс количество нейтронов.

Цели обучения

Определите взаимосвязь между массовым числом атома, его атомным номером, его атомной массой и количеством субатомных частиц.

Основные выводы

Ключевые моменты

• Нейтральные атомы каждого элемента содержат равное количество протонов и электронов.
• Число протонов определяет атомный номер элемента и используется, чтобы отличить один элемент от другого.
• Число нейтронов варьируется, в результате чего образуются изотопы, которые представляют собой разные формы одного и того же атома, которые различаются только количеством нейтронов, которыми они обладают.
• Вместе количество протонов и количество нейтронов определяют массовое число элемента.
• Поскольку изотопы элемента имеют несколько разные массовые числа, атомная масса рассчитывается путем получения среднего массовых чисел для его изотопов.

Ключевые термины

• массовое число : сумма числа протонов и числа нейтронов в атоме.
• атомный номер : количество протонов в атоме.
• атомная масса : Средняя масса атома с учетом всех его естественных изотопов.

Атомный номер

Нейтральные атомы элемента содержат равное количество протонов и электронов. Число протонов определяет атомный номер элемента (Z) и отличает один элемент от другого. Например, атомный номер углерода (Z) равен 6, потому что у него 6 протонов. Количество нейтронов может изменяться для получения изотопов, которые представляют собой атомы одного и того же элемента, имеющие разное количество нейтронов.Число электронов также может быть различным в атомах одного и того же элемента, в результате чего образуются ионы (заряженные атомы). Например, железо Fe может существовать в нейтральном состоянии или в ионных состояниях +2 и +3.

Массовое число

Массовое число элемента (A) — это сумма количества протонов и количества нейтронов. Небольшой вклад массы электронов не принимается во внимание при вычислении массового числа. Это приближение массы можно использовать, чтобы легко вычислить, сколько нейтронов имеет элемент, просто вычтя количество протонов из массового числа.Протоны и нейтроны весят около одной атомной единицы массы или а.е.м. Изотопы одного и того же элемента будут иметь одинаковый атомный номер, но разные массовые числа.

Атомный номер, химический символ и массовое число : углерод имеет атомный номер шесть и два стабильных изотопа с массовыми числами двенадцать и тринадцать соответственно. Его средняя атомная масса 12,11.

Ученые определяют атомную массу, вычисляя среднее значение массовых чисел изотопов природного происхождения.Часто полученное число содержит десятичную дробь. Например, атомная масса хлора (Cl) составляет 35,45 а.е.м., потому что хлор состоит из нескольких изотопов, некоторые (большинство) с атомной массой 35 а.е.м. (17 протонов и 18 нейтронов), а некоторые с атомной массой 37 а. е.м. (17 протонов и 20 нейтронов).

Зная атомный номер (Z) и массовое число (A), вы можете найти количество протонов, нейтронов и электронов в нейтральном атоме. Например, атом лития (Z = 3, A = 7 а.е.м.) содержит три протона (находится из Z), три электрона (поскольку количество протонов равно количеству электронов в атоме) и четыре нейтрона (7 — 3 = 4).

Как определить количество нейтронов, протонов и электронов для атомов, ионов и изотопов

Обновлено 9 марта 2020 г.

Автор Рити Гупта

Рецензент: Lana Bandoim, B.S.

Когда вы пытаетесь определить количество нейтронов, протонов или электронов, которые имеют различные химические соединения, периодическая таблица станет вашим лучшим другом. Посмотрите, как использовать периодическую таблицу, а также ядерную нотацию, чтобы найти количество субатомных частиц, связанных с любым химическим веществом.

Чтение периодической таблицы

Периодическая таблица сообщает много того, что вам нужно знать о каждом элементе, включая количество электронов, протонов и нейтронов.

Взгляните на запись для углерода в периодической таблице (см. Раздел Ресурсы). Какую информацию вам дает запись о углероде?

1. Самый большой компонент — это химический символ элемента. Для углерода это C.

2. Над символом находится атомный номер (Z), который равен количеству протонов в ядре и количеству электронов в электронном облаке (при условии, что атом нейтрален).Для углерода Z = 6.

3. Под символом указана атомная масса. Хотя это число представляет собой средневзвешенное значение масс всех изотопов элемента, если вы округлите его до ближайшего целого числа, вы найдете массовое число наиболее распространенного изотопа. Для углерода массовое число (M) равно 12. Это число является суммой количества протонов и нейтронов.

Итак, вы знаете, что для нейтрального атома углерода число электронов равно шести, число протонов — шесть, но каково число нейтронов? Вы можете использовать массовое число, чтобы найти это.Просто возьмите M и вычтите Z. Для углерода это означает, что существует шесть нейтронов.

Определение количества субатомных частиц в ионах

Ионы образуются, когда атом теряет или приобретает электроны. Число в надстрочном индексе покажет вам величину этого изменения. Допустим, у вас есть Cl ^— . Сколько электронов, протонов и нейтронов у этого иона?

Процесс поиска этих значений очень похож на то, что было сделано выше. Однако теперь нужно учитывать тот факт, что атом не является нейтральным.

Из периодической таблицы Менделеева вы можете сказать, что хлор имеет 17 протонов и 18 нейтронов (обозначенных буквой M-Z или 35-17).

Учитывая, что суммарный заряд отрицательный, электронов должно быть больше, чем протонов. Вы можете использовать следующее уравнение:

Вставка 17 для протонов (p +) и -1 для заряда дает:

Таким образом, ион хлора имеет 18 электронов.

Определение числа субатомных частиц в изотопах

Изотопы представляют собой формы одного и того же элемента с различным числом нейтронов. Число протонов не может быть изменено, поскольку, как только это число (Z) изменяется, меняется и элемент. Когда речь идет об изотопах, часто может быть полезна ядерная нотация .

Используя ядерную нотацию, можно записать углерод-12: ¹² ₆ C.

Ядерная нотация сообщает вам три вещи:

1. Химический символ элемента (C для углерода в примере выше)

2. Массовое число или количество нейтронов и протонов в ядре является верхним индексом (12 в примере выше).Массовое число = # нейтронов + # протонов. Подсказка: это число, на которое следует обращать внимание при исследовании изотопов.

3. Атомный номер или число протонов (Z) — это нижний индекс. Для элемента это всегда одно и то же. (6 для углерода в примере выше).

Например, углерод-12 будет записан как ¹² ₆ C в ядерной нотации, а изотоп углерода-13 будет записан как ¹³ ₆ C. Итак, сколько электронов, протонов и нейтронов образует углерод -13 есть?

Число протонов и электронов — это индекс (6).

Чтобы найти количество нейтронов, используйте следующее уравнение:

Подключив то, что вы знаете, дает:

Углерод-13 имеет семь нейтронов, а углерод-12 — шесть.

Отсканированный документ

% PDF-1.6
%
8 0 объект
>
endobj
5 0 obj
> поток
Lexmark Corp.2012-01-23T10: 07: 43-05: 002012-01-23T10: 06: 33-05: 002012-01-23T10: 07: 43-05: 00 Приложение Lexmark Corp. / pdf

uuid: 6367e628-14f7-4805-a0d5-4f0c1bbc18d2uuid: 2bd68457-9fd2-4362-a197-9db49f73c9f6

конечный поток
endobj
9 0 объект
> / Кодировка >>>>>
endobj
4 0 obj
>
endobj
10 0 obj
> / ProcSet [/ PDF / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Тип / Страница >>
endobj
38 0 объект
> / ProcSet [/ PDF / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Type / Page >>
endobj
35 0 объект
> / ProcSet [/ PDF / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Тип / Страница >>
endobj
20 0 объект
> / ProcSet [/ PDF / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Тип / Страница >>
endobj
22 0 объект
> поток
ЧАС*
*
2

Chem4Kids.

com: Атомы: Нейтроны

Нейтроны — это частицы в атоме, которые имеют нейтральный заряд . Они не положительны, как протоны. Они не отрицательны, как электроны. Но не думайте, что они не важны. Каждая часть атома имеет огромное значение для того, как атом действует и ведет себя. Нейтроны — не исключение.

Итак, если в атоме одинаковое количество электронов и протонов, заряды нейтрализуют друг друга, и атом имеет нейтральный заряд.Вы можете добавить в смесь тысячу нейтронов, и заряд не изменится. Однако, если вы добавите тысячу нейтронов, вы получите один сверхрадиоактивный атом. Нейтроны играют важную роль в массах и радиоактивных свойствах атомов. Возможно, вы читали страницу об изотопах. Изотопы создаются, когда вы меняете нормальное количество нейтронов в атоме.

Вы знаете, что нейтроны находятся в ядре атома. В нормальных условиях протоны и нейтроны слипаются в ядре.Во время радиоактивного распада они могут быть оттуда выбиты. Нейтронные числа способны изменять массу атомов, потому что они весят примерно столько же, сколько протон и электрон вместе. Если есть много атомов элемента, которые являются изотопами, средняя атомная масса этого элемента изменится. Мы говорили об углероде (C), имеющем среднюю массу 12,01. Это не сильно отличается от того, что можно было бы ожидать от атома с 6 протонами и 6 нейтронами. Количество изотопов углерода не сильно меняет атомную массу.По мере того, как вы продвигаетесь выше в периодической таблице, вы обнаружите элементы с гораздо большим количеством изотопов.

Мы сказали, что у всех атомов есть нейтроны? Ой. У всех элементов есть атомы с нейтронами, кроме одного. Нормальный атом водорода (H) не имеет нейтронов в своем крошечном ядре. Этот крошечный атом (самый крошечный из всех) имеет только один электрон и один протон. Вы можете забрать электрон и сделать ион, но вы не можете забрать нейтроны. Особая структура водорода становится очень важной, когда вы узнаете, как водород взаимодействует с другими элементами периодической таблицы.