Общие сведения об атомных ядрах кратко

Электроны и электричество

Электричество — это поток электронов через проводник, обычно в виде проволоки, этот поток называется электрическим током.

Чтобы этот поток произошел, электроны должны разорвать свою атомную связь (электричество — это поток электронов, а не их поток с ядрами, с которыми они связаны). Разрыв атомной связи между электроном и его ядром требует ввода энергии, которая заставляет электрон преодолевать электромагнитную силу, сдерживающую его, и таким образом свободно течь.

Проводящий материал

Все формы материи содержат электроны, однако в некоторых материалах они более свободно связаны с их ядрами. Эти материалы (известные как проводники или металлы) требуют очень мало энергии для создания электрического тока, потому что слабо связанные электроны требуют гораздо меньше энергии для преодоления электромагнитной силы, удерживающей их на месте.

Что генерирует поток электронов?

Поток электронов можно генерировать различными способами, но основные из них следующие:

• Электрические генераторы — это устройства, использующие принцип электромагнитной индукции. Электромагнитная индукция это процесс перемещения проводника через магнитное поле с целью создания электронного потока. Требуется только относительное движение проводника и магнитного поля, что означает, что магнитное поле может двигаться, пока проводник неподвижен. Когда электроны в проводнике проходят через магнитное поле (если поле достаточно сильное, а относительная скорость проводников через поле достаточно быстрая), то связи с их ядрами будут разорваны и будет индуцирован поток. Для того чтобы вызвать высокий уровень электронного потока, необходимо большое количество энергии для создания относительной скорости между проводником и магнитами.
• Химические реакции внутри батарей также создают электродвижущую силу, заставляющую электроны течь по цепи.
• Фотоны (энергия света) также могут вызывать поток электронов, когда они сталкиваются с фотоэлектрической ячейкой расположенной в солнечной панели.

Таким образом, структура или состав атома определяет принадлежность к тому или иному химическому элементу.

Открытие изотопов.

Сравнивая на своем масс-спектрографе массу атома неона с известными массами других элементов, Томсон в 1912 неожиданно обнаружил, что неону вместо одной соответствуют две параболы. Расчеты масс частиц показали, что одна из парабол отвечает частицам с массой 20, а другая – с массой 22. Это явилось первым свидетельством того, что атомы определенного химического элемента могут иметь различные массовые числа. Поскольку измеренное (среднее) массовое число оказалось равным 20,2, Томсон высказал предположение, что неон состоит из атомов двух типов, на 90% с массой 20 и на 10% с массой 22. Поскольку оба типа атомов в природе существуют в виде смеси и их нельзя разделить химическим путем, массовое число неона оказывается равным 20,2.

Наличие двух типов атомов неона наводило на мысль о том, что и другие элементы могут представлять собой смеси атомов. Последующие масс-спектрометрические измерения показали, что большинство природных элементов представляют собой смеси от двух до десяти различных сортов атомов. Атомы одного и того же элемента с различной массой называют изотопами. У некоторых элементов существует только один изотоп, что требовало теоретического объяснения, как и факт разной распространенности элементов, а также существование радиоактивности лишь у определенных веществ.

Отметим, что в атомную единицу массы входит масса одного электрона, а масса самого легкого изотопа водорода почти на 1% больше 1 а.е.м.

Что такое ион

Ион — это атом или молекула, которая имеет чистый электрический заряд. Этот заряд может быть положительным или отрицательным. Ион образуется, когда атом или молекула теряют или приобретают электроны. Например, если конкретный атом теряет электрон, то электронов недостаточно, чтобы нейтрализовать полный положительный заряд ядра. Поэтому весь атом получает чистый положительный заряд. Но если атом получает электрон, то в ядре недостаточно протонов, чтобы нейтрализовать общий отрицательный заряд всех электронов. Поэтому весь атом получает чистый отрицательный заряд. Поскольку ионы представляют собой электрически заряженные частицы, они могут притягиваться электрическим полем. Отрицательные ионы притягиваются к положительному полюсу, тогда как положительно заряженные ионы притягиваются к отрицательному полюсу.

Ионы могут образовывать ионные связи. Ионная связь представляет собой тип химической связи, которая возникает из-за электростатического притяжения между двумя ионами, которые заряжены противоположно. Отрицательный ион образует ионные связи с одним или несколькими положительными ионами, чтобы нейтрализовать суммарный электрический заряд.

Рисунок 2: Образование катионов и анионов

Ионы встречаются в двух типах; катионы и анионы. Катионы — это атомы или молекулы, имеющие чистый положительный заряд, тогда как анионы — это атомы или молекулы, имеющие чистый отрицательный заряд. Анионы и катионы притягиваются друг к другу, так как они являются противоположно заряженными видами.

Если ион представляет собой один атом, то это одноатомный ион. Если ион — это молекула, то это многоатомный ион. Атомы металлов часто образуют положительно заряженные ионы или катионы, удаляя один или несколько электронов с самой внешней орбитали. Это потому, что атомы металла состоят из меньшего числа электронов на их самой внешней орбитали и слабо связаны с ядром. Следовательно, эти электроны могут быть легко потеряны, образуя катион, чем образуя анион, получив большое количество электронов для заполнения орбитали. Большинство неметаллов имеют тенденцию делиться своими неспаренными электронами, а не терять или приобретать их. Но если они стремятся стать ионами, они получают электроны, образующие анион, а не превращаются в катион, удаляя большое количество электронов.

Размеры электрона

Однако, электрон обладает некоторым размером, который связан с его вероятностным распределением вокруг ядра атома. Известно, что электроны находятся в наборе энергетических уровней в атоме, которые представляют собой орбитали или облака вероятности.

Размер облака вероятности электрона относительно мал, по сравнению с размерами атома. К примеру, размер облака вероятности электрона водородного атома составляет около 0,05 нанометра, в то время как размеры водородного атома примерно составляют 0,1 нанометра.

Таким образом, можно сказать, что электрон меньше по размеру, чем сам атом, но говорить о его размерах в привычном смысле весьма затруднительно.

Электрон как элементарная частица

Атом включает нейтронов и протоны в ядре, окруженных электронами. Нейтроны и протоны имеют массу и гораздо больше размеры, в то время как электроны — это частица с нулевой массой и очень маленьким размером.

По сравнению с ядром атома, размеры электрона ничтожно малы. Электрон настолько мал, что его размеры сложно представить. Он является самой легкой элементарной частицей и обладает отрицательным зарядом.

Необходимо отметить, что атом и электрон — это взаимосвязанные составляющие структуры, и без наличия электронов, атом не сможет существовать в стабильном состоянии. Они образуют электронную оболочку вокруг ядра и создают электронную структуру, определяющую свойства вещества.

В целом, можно сказать, что электроны — это крайне маленькие элементарные частицы, которые являются ключевыми для понимания атомной структуры и свойств вещества.

Определение размеров электрона

Традиционно электрон считается точечной частицей, то есть имеющей нулевой размер. Однако, с развитием физики элементарных частиц возникли различные модели, предполагающие у электрона конечные размеры.

Согласно одной из таких моделей, электрон может быть представлен как вихревое образование, сохраняющее свою целостность и занимающее несколько кубических фемтометров. Другими словами, размер электрона в этой модели составляет примерно 10^-15 метра.

Однако, стоит отметить, что эти модели не имеют однозначных экспериментальных подтверждений. Более того, существуют экспериментальные данные, свидетельствующие о том, что электрон все же может быть точечной частицей, не имеющей конечного размера.

Таким образом, в настоящий момент невозможно точно определить размер электрона. Возможно, в будущем появятся новые эксперименты и теории, которые помогут разрешить эту научную загадку.

Применение знаний о нуклонах в науке и технологиях

Ядерная энергетика

Изучение нуклонов позволило создать механизмы ядерной энергетики. Атомная бомба и ядерные реакторы используют ядерные реакции, проводимые внутри ядерных топливных элементов. При этом, энергия, выделяемая при расщеплении ядер, используется для генерации электрической энергии.

Медицина

В медицине нуклоны используются при создании радиоактивных изотопов, которые в свою очередь применяются в диагностике и лечении определенных заболеваний, например, рака. Кроме того, на основе свойств нуклонов были созданы инструменты для исследования тканей, такие как МРТ и КТ.

Материаловедение

Знание свойств нуклонов помогает создавать новые материалы с уникальными свойствами. Например, для производства устойчивых к радиации материалов используют металлы с высокой концентрацией нуклонов, такие, как вольфрам и тантал. Кроме того, в материаловедении используются ускорители частиц, которые помогают изучать свойства материалов на уровне атома и молекулы.

Космические исследования

Изучение нуклонов позволяет разрабатывать технологии для космических исследований. Грузы, необходимые для экспедиций, могут быть доставлены на орбиту с помощью ракетных двигателей, которые используют ядерную энергию. Кроме того, изучение свойств нуклонов помогает создавать устройства для защиты космических кораблей от излучения и космического мусора.

Примеры применения знаний о нуклонах в науке и технологиях:

Область	Примеры применения
Ядерная энергетика	атомная бомба, ядерные реакторы
Медицина	радиоактивные изотопы, МРТ, КТ
Материаловедение	устойчивые к радиации материалы, ускорители частиц
Космические исследования	ракетные двигатели, защита космических кораблей

Атом и его строение

Над тем, как устроено вещество, люди размышляли с глубокой древности. Античные греческие ученые предполагали, что вещества состоят из мельчайших, невидимых глазу частиц разной формы, которые соединяются друг с другом при помощи различных крючков и присосок. Слово «атом» в переводе с греческого означает «неделимый». Так ли это? Действительно ли атом неделим? Существование атома было доказано лишь в XIX веке путем эксперимента. Установлено, что атом содержит еще более мелкие по размеру частицы. Атом состоит из ядра и электронов, находящихся в околоядерном пространстве. В ядре сосредоточена практически вся масса атома. Вклад электронов в массу атома крайне мал. Масса электрона составляет 9,1 · 10−31 кг.

Каждый электрон заряжен отрицательно, условно его заряд принимают равным –1. Символ, которым принято обозначать электрон – ē. Электроны движутся вокруг ядра, перемещаясь по сложным траекториям. Ядро атома состоит из двух типов частиц: протонов и нейтронов. Протоны обозначают буквой р, а нейтроны – n.

В целом атом электронейтрален, то есть его заряд равен нулю. С учетом электронейтральности атома, количество электронов в атоме всегда совпадает с количеством протонов. С учетом того, что в ядре только протоны заряжены (нейтроны заряда не имеют), и заряд каждого протона +1, ядро имеет заряд. Заряд ядра определяется количеством протонов, и всегда имеет знак + Заряд ядра обозначают символом Z (протонное число) Как определить количество электронов и протонов в атоме? На приведена схема строения атома водорода. Видно, что атом водорода состоит из одного отрицательно заряженного электрона и положительно заряженного ядра, состоящего из одного протона.

Количество электронов и протонов в атоме химического элемента совпадает с его порядковым номером Рассмотрим другой пример. Определим количество электронов, протонов и заряд ядра для атома кислорода. Порядковый номер кислорода – 8.

Значит, в его атоме содержится 8 электронов, 8 протонов, заряд ядра +8. Как определить количество нейтронов?

В начале параграфа уже упоминалось, что практически вся масса атома сосредоточена в его ядре. В свою очередь ядро состоит из протонов и нейтронов. Относительная атомная масса элемента, записанная в Периодической Системе, приблизительно равна сумма масс протонов и нейтронов, поскольку масса электронов очень мала. Сумму масс протонов и нейтронов, равную округленной атомной массе химического элемента, называют массовым (нуклонным) числом и обозначают А. Определим количество нейтронов в атоме кислорода.

Относительная атомная масса кислорода с учетом округления равна 16. Вычтем количество протонов: 16 – 8 = 8. В атоме кислорода 8 нейтронов.

С учетом вышесказанного можем записать несколько простых выражений:

• количество электронов равно количеству протонов ē = p;
• заряд ядра равен количеству протонов и имеет знак +, Z = p

Атом – мельчайшая частица вещества, состоящая из ядра и электронов, движущихся в околоядерном пространстве Протоны и нейтроны имеют общее название – нуклоны (от лат. nucleus – «ядро»).

Термином нуклид обозначают атом с определённым порядковым номером Z и массовым числом А, т.е. с определённым набором протонов и нейтронов. Нуклиды с одним и тем же атомным номером, но с разными массовыми числами называются изотопными нуклидами или просто изотопами (от греч. «изос» – «равный» и «топос» – «место»).

Другими словами, в ядрах всех изотопов данного элемента содержится одинаковое число протонов, но разное число нейтронов. Нуклиды обозначают символом элемента и массовым

• числом: 12С, 14N, 16O
• другая форма записи: углерод-12, азот-14, кислород-16

Если массовое число не указывать, то подразумеваются все природные изотопы данного элемента. Иногда указывают и атомный номер элемента, но это не обязательно, поскольку символ элемента однозначно связан с определённым Z.

Так, для атомов водорода Z = 1, для азота Z = 7, для кислорода Z = 8 и т.д. Разных нуклидов значительно больше, чем элементов. Например, в природе найдены три изотопа водорода – нуклиды 1Н, 2Н (другое обозначение D – дейтерий) и 3Н (или Т – тритий), три изотопа углерода (12С, 13С и 14С), четыре – серы, пять – кальция, шесть – селена, семь – молибдена, восемь – кадмия, девять – ксенона и десять – олова (это рекорд).

Есть и элементы одиночки, представленные всего одним нуклидом: 9Ве, 19F, 23Na, 27Al, 31P и др. Некоторые природные нуклиды нестабильны: со временем они распадаются; это – радионуклиды.

Заряд частиц

Также, что мы выяснили мимоходом, в ходе опытных экспериментов ученые обнаружили одну любопытную вещь. Частички атома испускают вихревой поток гравитонов, который получил название «заряд». Заряд — фундаментальное свойство материи, такое же, как, например, масса. Он просто существует. Таков замысел природы. А по физическим свойствам заряд, переносимый электроном, отличается от заряда, переносимого протоном. Что примечательно, нейтрон подобным свойством не обладает вовсе.

Поэтому заряду было придумано удобное, во многом математическое определение:

	Заряд частиц
Электрон	Протон	Нейтрон
Отрицательный	Положительный	Нейтральный

Получается, что нейтрон по сравнению с электроном или протоном, образно говоря, нейтральный. Заряда будто бы нет, такой заряд можно принять за условный $0$. Заряд электрона удобно считать отрицательным, а протона — положительным.

Важно понимать! Это лишь условность, с помощью которой удобно описывать поведение субатомных частиц при взаимодействии. С таким же успехом заряды можно было бы назвать именами известных людей или популярными кличками собак в Голландии

Тем не менее ситуацию данная информация не проясняет на все сто процентов. Так что до сих пор остается актуальным ряд вопросов. К примеру, почему частицы вообще испускают так называемый «заряд»? Интересно в то же время и то, как человечество обнаружило подобное свойство материи. А раз заряд — свойство материи, и логично предположить, что у всего есть свойства. Какие же свойства в свою очередь у заряда?

Разобраться во всем поможет… история. И щепотка здравого смысла!

{"questions":[{"content":"Секундочку! ️<br /><br />Вы успели запомнить, какому заряду соответствует каждая субатомная частица? Давайте проверим: <b>соедините знаки зарядов с элементарными частицами</b>. <br /><br />`matcher-1`","widgets":{"matcher-1":{"type":"matcher","labels":,"items":}}}]}

Нуклоны: строение и свойства

Нуклоны — это элементарные частицы, составляющие ядро атома. Они включают в себя нейтроны и протоны. Нуклоны являются субатомными частицами, в то время как атом является единицей химической структуры вещества.

Нейтроны и протоны, являющиеся нуклонами, имеют массу, равную около 1 атомной массовой единицы (аму). Каждый из них состоит из более фундаментальных частиц, называемых кварками.

Нуклоны состоят из трех кварков: двух нижних кварков и одного верхнего кварка для протонов, и двух верхних кварков и одного нижнего кварка для нейтронов. Поэтому нуклоны также называются барионами, так как они состоят из трех кварков, причем все три имеют антикварки с цветом антибарионов.

Нуклоны обладают зарядом: протоны имеют положительный заряд, равный единице, а нейтроны не имеют заряда и являются нейтральными частицами. Они также различаются по массе: масса протона примерно равна массе нейтрона, но слегка отличается.

Нуклоны играют ключевую роль в стабильности и свойствах атомов. Они определяют массу атома и его заряд, а также взаимодействуют с другими частицами в ядре и электронами в атоме.

В заключение, нуклоны — это строительные блоки ядер атомов, состоящие из нейтронов и протонов. Они являются элементарными частицами, состоящими из кварков, и имеют массу и заряд, определяющие свойства атома и его взаимодействие с другими частицами.

Определение и классификация

Нуклоны — это субатомные частицы, которые являются основными строительными элементами атомного ядра. Они представляют собой частицы с положительным зарядом (протоны) или нейтральные частицы (нейтроны).

Атом — базовая частица всех веществ, состоящая из трех типов элементарных частиц: электронов, протонов и нейтронов. Нуклоны, такие как протоны и нейтроны, считаются составляющими ядра атома.

Протоны — это первичные нуклоны, имеющие положительный заряд. Они определяют характеристики элемента, такие как атомный номер и химические свойства. Протоны нейтрализуются электронами, что помогает поддерживать электрическую нейтральность атома.

Нейтроны — это также первичные нуклоны, не имеющие заряда. Они осуществляют взаимодействие с протонами в ядре атома и обеспечивают его стабильность и массу.

Нуклоны состоят из еще более фундаментальных частиц — кварков. Протоны состоят из двух верхних и одного нижнего кварка, а нейтроны состоят из двух нижних и одного верхнего кварка.

В таблице ниже представлена классификация нуклонов:

Тип нуклона	Символ	Заряд (в единицах элементарного заряда)	Масса (в единицах атомной массы)
Протон	p	+1	1
Нейтрон	n	1

Таким образом, нуклоны — это важные элементарные частицы, составляющие ядро атома и обладающие различными физическими свойствами. Они классифицируются на протоны и нейтроны, предоставляя основу для понимания строения и поведения атомов и элементов.

Строение и состав

Протоны и нейтроны — это субатомные частицы, которые образуют ядро атома. Протоны имеют положительный электрический заряд, а нейтроны не имеют заряда. Вместе они составляют основу первичных частиц, называемых нуклонами.

Атомы состоят из электронов, протонов и нейтронов. В то время как электроны находятся в оболочке, протоны и нейтроны находятся в ядре атома.

Протоны и нейтроны представляют собой элементарные частицы, то есть они не состоят из других более мелких частиц. Все протоны имеют одинаковую положительную электрическую заряду и нейтроны не имеют никакого электрического заряда.

Количество протонов в ядре определяет химическую природу атома и его место в периодической системе элементов. Нейтроны, с другой стороны, обеспечивают ядро атома стабильностью и избегают его распада.

В таблице ниже приведен пример строения и состава ядра атома химического элемента:

Элемент	Протоны	Нейтроны
Углерод (С)	6	6
Кислород (O)	8	8
Железо (Fe)	26	30

Нуклоны, такие как протоны и нейтроны, являются неотъемлемой частью атомов и имеют важное значение для понимания строения и состава вещества

Нейтрон

Нейтрон – основная нейтральная элементарная частица, входящая в состав атомного ядра.

Он имеет массу, близкую к массе протона, но не имеет электрического заряда.

Нейтрон представляет собой барион – частицу с полуцелым спином.

Спин нейтрона равен 1/2 и направлен в сторону протона.

В атомном ядре нейтрон служит для увеличения массы атома.

Поскольку у него нет электрического заряда, он не влияет на электрические свойства атома.

Нейтроны обнаруживаются в ядерных реакциях и являются неотъемлемой частью ядерной физики.

Характеристики нейтрона:

• Масса: около 1,675 × 10-27 кг;
• Электрический заряд: 0 Кл;
• Спин: 1/2;
• Изотопы: нейтрон входит в состав ядер атомов всех стабильных изотопов кроме протия.

Таблица изотопов нейтрона
Изотоп
Процент

Нейтрон-1
100%

Значение слова АТОМ. Что такое АТОМ?

А́ТОМ, -а, м. Наименьшая частица химического элемента, которая является носителем его химических свойств.
◊
Меченые атомысм. меченый.

Источник (печатная версия): Словарь русского языка: В 4-х т. / РАН, Ин-т лингвистич. исследований; Под ред. А. П. Евгеньевой. — 4-е изд., стер. — М.: Рус. яз.; Полиграфресурсы, 1999; (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека

А́том (от др.-греч. ἄτομος — неделимый, неразрезаемый) — частица вещества микроскопических размеров и массы, наименьшая часть химического элемента, являющаяся носителем его свойств.Атом состоит из атомного ядра и электронов. Если число протонов в ядре совпадает с числом электронов, то атом в целом оказывается электрически нейтральным. В противном случае он обладает некоторым положительным или отрицательным зарядом и называется ионом. В некоторых случаях под атомами понимают только электронейтральные системы, в которых заряд ядра равен суммарному заряду электронов, тем самым противопоставляя их электрически заряженным ионам.Ядро, несущее почти всю (более чем 99,9 %) массу атома, состоит из положительно заряженных протонов и незаряженных нейтронов, связанных между собой при помощи сильного взаимодействия. Атомы классифицируются по количеству протонов и нейтронов в ядре: число протонов Z соответствует порядковому номеру атома в периодической системе Менделеева и определяет его принадлежность к некоторому химическому элементу, а число нейтронов N — определённому изотопу этого элемента. Единственный стабильный атом, не содержащий нейтронов в ядре — лёгкий водород (протий). Число Z также определяет суммарный положительный электрический заряд (Ze) атомного ядра и число электронов в нейтральном атоме, задающее его размер.
Атомы различного вида в разных количествах, связанные межатомными связями, образуют молекулы.

А’ТОМ, а, м. . Мельчайшая частица материи (в атомистической теории предполагалась неделимой; ест.). Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. || перен. Ничтожная величина, одна из многих незначительных частей какого-н. целого (книжн.).

«Толковый словарь русского языка» под редакцией Д. Н. Ушакова (1935-1940); (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека

1. физ. хим. мельчайшая частица химического элемента
2. матем. в математической логике — простейший случай формулы; формула, которую нельзя расчленить на подформулы
3. матем. в теории меры — измеримое множество положительной меры, которое не содержит в себе подмножества меньшей положительной меры

Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать Карту слов. Я отлично умею считать, но пока плохо понимаю, как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!

Вопрос: расклеиваться — это что-то нейтральное, положительное или отрицательное?

• химия
• физика
• молекула
• атомный
• ядро
• (ещё…)

частица ядро молекула резонанс акцептор … (все синонимы к слову АТОМ)

Предложения со словом «атом»:

• Простейшим, самым коротким таким представителем является атом водорода.
• Тогда у приёмника должно быть в распоряжении достаточно атомов углерода, достаточно атомов железа, достаточно атомов кальция и так далее — и всё наготове.
• Открыты и другие поля, при помощи которых взаимодействуют частицы внутри ядер атомов.
• (все предложения)

Цитаты со словом «атом»:

Зло не в ядре атома, а в душе человека.
Эдлай Стивенсон (1900–1965) — политический деятель США

Мы побывали на Луне, мы покорили глубины океана и сердце атома, но мы боимся смотреть внутрь самих себя, потому что предчувствуем, что именно оттуда происходят все конфликты.
Теренс Маккенна (1946–2000) — американский автор

Весь сюжет «Империи атома» почти целиком списан с жизни императора Клавдия, и, что более важно, с блестящего романа Роберта Грейвса «Я, Клавдий».
Не было сделано никаких серьёзных усилий, чтобы скрыть улики — большинство имён главных героев завуалированы весьма прозрачно: Клейн — это Клавдий, Тьюс – Тиберий, Лидия – Ливия, и т. д

Линн ван Вогта — Рим Августа почти в каждой детали (даже в чеканке на сестерциях). Джеймс Блиш (1921–1975) — американский писатель-фантаст

(все цитаты)