Курс общей и неорганической химии. Составитель Шайхуллина З.М.

Тема. Изменения в составе ядер атомов химических элементов. Изотопы.

           Цель

формирование знаний о строении атома, умений определять величину заряда ядра, число электронов, протонов и нейтронов;

Cистематизация знаний о химическом элементе и периодической системе химических элементов.

Проверка знаний. Обоснуйте каждое утверждение:

1) Атом имеет сложное строение.

2) Атом электронейтрален. 

3) Масса атома сосредоточена в ядре.

4) Ядро атома имеет положительный заряд.

5) Атом состоит из двух основных частей: ________  и ________. Ядро состоит из ________ и ________.

6) Заряд ядра атома определяется числом ________ в его составе и не зависит от числа ________.

7) Число электронов в атоме равно числу ________.

8) Атом элемента с порядковым № 20 имеет ________ электронов, ________ протонов, ________ нейтронов. 

Изотопы 

                   Разновидности атомов химического элемента с одинаковым зарядом ядра, но разным массовым числом называют изотопы. (С греческого isos – равный, topos – место, т.е. равноместные    или занимающие одну клетку в периодической системе.)

Что такое изотоп и как получаются ионы

Нам уже ясно, что все атомы состоят из протонов, нейтронов и электронов. Теперь предстоит разобраться, как из частиц всего трех видов получается все многообразие химических элементов и веществ, простых и сложных. Когда из элементарных частиц (так химики называют протоны, нейтроны и электроны) мы начинаем "конструировать" атомы, то надо собрать  частицы всех сортов, причем в таких количествах, чтобы получился нужный результат - атом заданного элемента. Пока только неясно, какие из частиц для атома самые важные - протоны, нейтроны или электроны. Если для нас главное - химические свойства вещества, то самыми важными окажутся электроны. Сколько у атома электронов и как они расположены, какие у них манеры -  ленивы они или энергичны, гуляки или домоседы? Вот что расскажет нам о характере и поведении каждого атома и в химических соединениях, и в химических реакциях. Но атом, как мы условились, должен быть электронейтральным. Значит, сколько электронов - столько и протонов. И все атомы, у которых одинаковое число протонов, будут считаться атомами одного и того же химического элемента: химические свойства у них тоже будут одинаковы. Значит, каждый химический элемент состоит из атомов с одним и тем же зарядом ядра, или с одним и тем же атомным номером.

А зачем же тогда нужны эти странные частицы нейтроны?

                    Оказывается, нейтроны, утяжеляя ядро атома, придают ему больше прочности. При этом в ядре атомов одного и того же элемента может содержаться разное число нейтронов. Например, в обычном атоме водорода 1 протон и 1 электрон. Такой атом водорода иначе называют "протий" и обозначают символом H. "Тяжелый водород" -  дейтерий - содержит в ядре уже две крупные частицы: 1 протон и 1 нейтрон. Дейтерий  имеет свой символ: D. Электрон у дейтерия один, как у обычного "легкого" водорода, поэтому по химическим свойствам дейтерий и протий одинаковы. Есть еще тритий - сверхтяжелый водород, в ядре атома которого, кроме протона, присутствуют 2 нейтрона. Электрон у трития тоже один. Тритий имеет свой особый химический символ: T.

Рис. Изотопы

"Легкий" водород (протий), дейтерий и тритий называются изотопами (от греческих слов "изос" - одинаковый и "топос" - место) элемента водорода. Они находятся в одной и той же клетке Периодической системы элементов, одинаковы по химическим свойствам, а отличаются только массой атома. Изотопы обозначают так:

Здесь мы видим слева от символа каждого изотопа две цифры - его числовые характеристики. Это цифры очень важные. Слева внизу указан порядковый номер данного элемента в Периодической системе, он же - заряд ядра, он же - число протонов. Наконец, он же дает нам общее число электронов в том атоме, о котором идет речь. Слева вверху стоит масса атома данного изотопа, выраженная в углеродных единицах.

Выводы урока 

  Химический элемент – это совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра.

 Домашнее задание 

Решение задачи: Что произойдет с атомами одного и того же вида, если в их ядра мысленно добавить по 1 протону? Теперь в ядро дейтерия добавьте один протон. Сравните атом дейтерия и полученную частицу. Какой заряд она имеет? Почему?

Интересно знать что ... 

Для изучения свойств радиоактивных лучей небольшие количества солей радия (4) помещали в маленькую свинцовую коробку с отверстием наверху (5). Коробку вносили в электромагнитное поле. При этом обнаружили 3 вида излучений: бетта лучи – поток электронов (3), альфа лучи – поток частиц с массой 4 и зарядом +2 – ГЕЛИЙ (2), а гамма лучи (1) – это электромагнитные лучи с малой массой и не имеющие заряда (подобны рентгеновским).